一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法，該方法采用曝光傳感器測(cè)量探測(cè)光學(xué)搜索相機(jī)下一幀視場(chǎng)光亮度，從而調(diào)整光學(xué)搜索相機(jī)曝光系數(shù)，控制相機(jī)的曝光時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)背景亮度較大反差條件下的光學(xué)調(diào)整。通過(guò)控制圖像傳感器中的電荷匹配轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行轉(zhuǎn)移和反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞?，消除拍攝的圖像拖尾。通過(guò)設(shè)置全景模式或自定義區(qū)域模式的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)自身覆蓋的所有范圍或重點(diǎn)防范區(qū)域進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤。最終實(shí)現(xiàn)白天環(huán)境下的低慢小目標(biāo)識(shí)別、鎖定和跟蹤。本方法有效地解決了電視搜索探測(cè)裝置拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾、無(wú)法及時(shí)進(jìn)行光學(xué)調(diào)整導(dǎo)致圖像模糊和區(qū)域重點(diǎn)探測(cè)的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種目標(biāo)搜索探測(cè)方法，特別是一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 低慢小目標(biāo)是指具有低空、超低空飛行的小型航空器或空飄物，具有飛行高度低、 飛行速度慢、目標(biāo)特征小等特點(diǎn)。由于超低空背景復(fù)雜且目標(biāo)對(duì)比度差等原因，低慢小目標(biāo) 不容易被偵測(cè)發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)階段為了適應(yīng)白天環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別、鎖定和跟蹤，電視搜索探測(cè)裝 置一般由光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)和圖像處理模塊組成。現(xiàn)有的電視搜索探測(cè) 方法存在一些不足，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快時(shí)，電視搜索探測(cè)裝置拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象；當(dāng) 遇到背景亮度反差較大時(shí)，電視搜索探測(cè)裝置無(wú)法及時(shí)進(jìn)行光學(xué)調(diào)整導(dǎo)致圖像模糊；當(dāng)需 要重點(diǎn)關(guān)注某段區(qū)域時(shí)，電視搜索探測(cè)裝置不能針對(duì)性的進(jìn)行區(qū)域重點(diǎn)探測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于提供一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法，解決電視搜索探測(cè)裝置 拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾、電視搜索探測(cè)裝置無(wú)法及時(shí)進(jìn)行光學(xué)調(diào)整導(dǎo)致圖像模糊和不能進(jìn) 行區(qū)域重點(diǎn)探測(cè)的問(wèn)題。
[0004] 一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法，其具體步驟為： 第一步搭建電視搜索探測(cè)裝置 電視搜索探測(cè)裝置，包括：光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、圖像處理模塊、光學(xué) 跟蹤相機(jī)、曝光傳感器和系統(tǒng)控制器。
[0005] 光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、光學(xué)跟蹤相機(jī)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，以光學(xué)跟蹤相機(jī)的 光軸為基準(zhǔn)，光學(xué)搜索相機(jī)與光學(xué)跟蹤相機(jī)的光軸不平行度小于30"，激光測(cè)距機(jī)與光學(xué) 跟蹤相機(jī)的光軸不平行度小于30"。
[0006] 光學(xué)搜索相機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，激光測(cè)距機(jī)的數(shù)據(jù) 接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo) 線連接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的控制接口與系統(tǒng)控制器的控制接口導(dǎo)線連接，光學(xué)跟蹤相機(jī)的數(shù)據(jù)接 口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，圖像處理模塊的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口 導(dǎo)線連接。
[0007] 曝光傳感器與光學(xué)搜索相機(jī)及光學(xué)跟蹤相機(jī)安裝在同一平面內(nèi)，曝光傳感器的光 軸與光學(xué)搜索相機(jī)光軸在安裝平面方向上成一個(gè)固定角度，曝光傳感器探測(cè)的光亮度為光 學(xué)搜索相機(jī)和光學(xué)跟蹤相機(jī)下一巾貞視場(chǎng)的光亮度。曝光傳感器的數(shù)據(jù)接口分別與光學(xué)搜索 相機(jī)和光學(xué)跟蹤相機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線相連。
[0008] 第二步偽目標(biāo)庫(kù)設(shè)定 電視搜索探測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置常見(jiàn)偽目標(biāo)特征庫(kù)，包括遠(yuǎn)處的汽車、行人、樹(shù)林、塔吊和建 筑物。偽目標(biāo)特征庫(kù)在電視搜索探測(cè)裝置使用時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)控制器進(jìn)行操作，自動(dòng)增添成經(jīng) 常出現(xiàn)、且需要被人為剔除的偽目標(biāo)，完成偽目標(biāo)特征庫(kù)的自動(dòng)升級(jí)。
[0009] 第三步電視搜索探測(cè)裝置加電自檢 電視搜索探測(cè)裝置的光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、圖像處理模塊、光學(xué)跟蹤 相機(jī)、曝光傳感器及系統(tǒng)控制器分別加電，各設(shè)備加電后自檢并將自檢結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)接口 發(fā)送給系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器將自檢結(jié)果發(fā)送給外部用戶。
[0010] 第四步電視搜索探測(cè)裝置背景掃描 在系統(tǒng)正式工作前，在人工判別無(wú)目標(biāo)的前提下，開(kāi)啟電視搜索探測(cè)裝置，掃描外界環(huán) 境，光學(xué)搜索相機(jī)每隔固定時(shí)間進(jìn)行一次曝光。
[0011] 光學(xué)搜索相機(jī)在進(jìn)行曝光的同時(shí)，曝光傳感器將光能量匯聚到感光元件上，以探 測(cè)該視場(chǎng)上的光亮度。曝光傳感器探測(cè)的光亮度為光學(xué)搜索相機(jī)下一巾貞視場(chǎng)光亮度，同時(shí) 曝光傳感器將下一巾貞視場(chǎng)光亮度傳送給光學(xué)搜索相機(jī)。光學(xué)搜索相機(jī)根據(jù)該值設(shè)置曝光調(diào) 整系數(shù)，控制相機(jī)的曝光時(shí)間。
[0012] 背景掃描開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于初始位置，俯仰軸處于水平狀態(tài)，方位軸在零位上。方 位軸以預(yù)先設(shè)定的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，俯仰軸向上轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，該角度由光學(xué)搜 索相機(jī)的單視場(chǎng)角決定，并預(yù)留一個(gè)固定的交疊量，直到俯仰角達(dá)到最大俯仰角度。系統(tǒng)繼 續(xù)進(jìn)行工作，方位軸每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，俯仰軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，直到俯仰軸處于水平狀態(tài)。
[0013] 光學(xué)搜索相機(jī)在背景掃描過(guò)程中，以二維轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)角信息為反饋，控制圖像傳感器 中的電荷匹配轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行轉(zhuǎn)移，消除拍攝的圖像拖尾。同時(shí)光學(xué)搜索相機(jī)將拍 攝的圖像發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊采用反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞较臄z的圖像拖 尾。
[0014] 圖像處理模塊將處理的包含地面環(huán)境的背景圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器 進(jìn)行存儲(chǔ)，作為系統(tǒng)背景信息。
[0015] 第五步電視搜索探測(cè)裝置工作模式設(shè)定 電視搜索探測(cè)裝置包括全景模式或自定義區(qū)域模式兩種工作模式，兩種工作模式通過(guò) 系統(tǒng)控制器隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置。
[0016] 全景模式是未指定電視搜索探測(cè)裝置的重點(diǎn)防范區(qū)域的情況下，電視搜索探測(cè)裝 置對(duì)自身覆蓋的所有范圍進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤。
[0017] 自定義區(qū)域模式是制定電視搜索探測(cè)裝置的重點(diǎn)防范區(qū)域的情況下，電視搜索探 測(cè)裝置對(duì)重點(diǎn)防范區(qū)域進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤。
[0018] 第六步電視搜索探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境 電視搜索探測(cè)裝置按照每掃描一周，二維轉(zhuǎn)臺(tái)軸抬高一個(gè)角度的模式，由光學(xué)搜索相 機(jī)掃描外界環(huán)境。
[0019] 光學(xué)搜索相機(jī)掃描外界環(huán)境的同時(shí)啟動(dòng)曝光傳感器工作。曝光傳感器將下一巾貞視 場(chǎng)光亮度傳送給光學(xué)搜索相機(jī)。光學(xué)搜索相機(jī)根據(jù)下一巾貞視場(chǎng)光亮度設(shè)置曝光調(diào)整系數(shù)， 控制相機(jī)的曝光時(shí)間。
[0020] 光學(xué)搜索相機(jī)將掃描的圖像發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊將掃描的圖像進(jìn) 行全景拼接，將拼接后的圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
[0021 ] 第七步電視搜索探測(cè)裝置進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別 圖像處理模塊在進(jìn)行全景拼接的同時(shí)，進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。
[0022] 電視搜索探測(cè)裝置在俯仰(Γ30°區(qū)間，光學(xué)搜索相機(jī)成像背景多為地面背景，電 視搜索探測(cè)裝置對(duì)實(shí)時(shí)采集的圖像與其相匹配的背景圖像進(jìn)行相減，對(duì)差值圖中的連通域 進(jìn)行提取，設(shè)定為可疑目標(biāo)。系統(tǒng)控制器對(duì)各可疑目標(biāo)進(jìn)行面積判別、形狀判別，將各可疑 目標(biāo)與偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)進(jìn)行比較，若能夠匹配上，則剔除偽目標(biāo)。
[0023] 電視搜索探測(cè)裝置在俯仰超過(guò)30°后，背景為天空且單一，此時(shí)，對(duì)光學(xué)搜索相機(jī) 采集的圖像進(jìn)行亮度判別和色彩，將灰度或色彩值突出的物體作為可疑目標(biāo)，并進(jìn)行面積 判別、形狀判別，將各可疑目標(biāo)與偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)進(jìn)行比較，若能夠匹配上，則剔 除偽目標(biāo)。
[0024] 經(jīng)上述步驟后，若仍存在可疑目標(biāo)，則標(biāo)識(shí)可疑目標(biāo)，并進(jìn)行可疑目標(biāo)突出顯示， 并將突出顯示的圖像發(fā)送至上位機(jī)。
[0025] 第八步可疑目標(biāo)人工識(shí)別 在電視搜索探測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，將含可疑目標(biāo)的圖像發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行人工判 另IJ，此時(shí)系統(tǒng)處于俯仰鎖定狀態(tài)，即轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰不變，方位全周掃描，此時(shí)，將后續(xù)實(shí)時(shí)圖像與 初始判別出可疑目標(biāo)的圖像幀作比較，若可疑目標(biāo)像素坐標(biāo)位置變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，若可疑目標(biāo)隨著時(shí)間無(wú)像素坐標(biāo)位置的變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0026] 操作人員根據(jù)目標(biāo)的狀態(tài)判斷目標(biāo)是否為可疑目標(biāo)，若不是可疑目標(biāo)則轉(zhuǎn)入電視 搜索探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境，若是可疑目標(biāo)則轉(zhuǎn)入可疑目標(biāo)跟蹤。
[0027] 第九步可疑目標(biāo)跟蹤 系統(tǒng)控制器將視場(chǎng)由光學(xué)搜索相機(jī)切換到光學(xué)跟蹤相機(jī)。
[0028] 光學(xué)跟蹤相機(jī)掃描外界環(huán)境的同時(shí)啟動(dòng)曝光傳感器工作。曝光傳感器將下一幀視 場(chǎng)光亮度傳送給光學(xué)跟蹤相機(jī)。光學(xué)跟蹤相機(jī)根據(jù)下一幀視場(chǎng)光亮度設(shè)置曝光調(diào)整系數(shù)， 控制光學(xué)跟蹤相機(jī)的曝光時(shí)間。
[0029] 光學(xué)跟蹤相機(jī)將拍攝的圖像，發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊根據(jù)可疑目標(biāo) 像素坐標(biāo)位置及坐標(biāo)位置變動(dòng)，對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行預(yù)判斷，計(jì)算出二維轉(zhuǎn)臺(tái)指向軸相對(duì)目標(biāo) 預(yù)置位的脫靶量，并將脫靶量輸出給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器控制二維轉(zhuǎn)臺(tái)指向目標(biāo)。
[0030] 第十步可疑目標(biāo)距離測(cè)量 系統(tǒng)控制器不斷接收?qǐng)D像處理模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像，當(dāng)目標(biāo)的位置距離跟蹤視場(chǎng)4個(gè) 像素以內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)控制器提示目標(biāo)跟蹤到位。
[0031] 在目標(biāo)跟蹤到位后，通過(guò)系統(tǒng)控制器向激光測(cè)距機(jī)發(fā)送測(cè)距指令。激光測(cè)距機(jī)以 固定的頻率連續(xù)對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行距離測(cè)量。
[0032] 第十一步建立目標(biāo)航跡 在自動(dòng)跟蹤過(guò)程中，系統(tǒng)控制器通過(guò)對(duì)目標(biāo)的方位、俯仰、距離的獲取及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向 的計(jì)算，推算出目標(biāo)的航跡，為目標(biāo)的捕獲提供基礎(chǔ)。
[0033] 若目標(biāo)自動(dòng)跟蹤過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并非為可疑目標(biāo)，通過(guò)系統(tǒng)控制器解除目標(biāo)的 跟蹤，則轉(zhuǎn)入電視搜索探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境。
[0034] 至此完成了低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)。
[0035] 本方法有效地解決電視搜索探測(cè)裝置拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾、電視搜索探測(cè)裝置 無(wú)法及時(shí)進(jìn)行光學(xué)調(diào)整導(dǎo)致圖像模糊和區(qū)域重點(diǎn)探測(cè)的問(wèn)題。

【具體實(shí)施方式】
[0036] -種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法，其具體步驟為： 第一步搭建電視搜索探測(cè)裝置 電視搜索探測(cè)裝置，包括：光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、圖像處理模塊、光學(xué) 跟蹤相機(jī)、曝光傳感器和系統(tǒng)控制器。
[0037] 光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、光學(xué)跟蹤相機(jī)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，以光學(xué)跟蹤相機(jī)的 光軸為基準(zhǔn)，光學(xué)搜索相機(jī)與光學(xué)跟蹤相機(jī)的光軸不平行度不大于30 "，激光測(cè)距機(jī)與光 學(xué)跟蹤相機(jī)的光軸不平行度不大于30"。
[0038] 光學(xué)搜索相機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，激光測(cè)距機(jī)的數(shù)據(jù) 接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo) 線連接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的控制接口與系統(tǒng)控制器的控制接口導(dǎo)線連接，光學(xué)跟蹤相機(jī)的數(shù)據(jù)接 口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，圖像處理模塊的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口 導(dǎo)線連接。
[0039] 曝光傳感器與光學(xué)搜索相機(jī)及光學(xué)跟蹤相機(jī)安裝在同一平面內(nèi)，曝光傳感器的光 軸與光學(xué)搜索相機(jī)光軸在安裝平面方向上成一個(gè)固定角度，則曝光傳感器探測(cè)的光亮度為 光學(xué)搜索相機(jī)和光學(xué)跟蹤相機(jī)下一巾貞視場(chǎng)的光亮度。曝光傳感器的數(shù)據(jù)接口分別與光學(xué)搜 索相機(jī)和光學(xué)跟蹤相機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線相連。
[0040] 第二步偽目標(biāo)庫(kù)設(shè)定 電視搜索探測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置常見(jiàn)偽目標(biāo)特征庫(kù)，包括遠(yuǎn)處的汽車、行人、樹(shù)林、塔吊和建 筑物。偽目標(biāo)特征庫(kù)在電視搜索探測(cè)裝置使用時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)控制器進(jìn)行操作，自動(dòng)增添成經(jīng) 常出現(xiàn)、且需要被人為剔除的偽目標(biāo)，完成偽目標(biāo)特征庫(kù)的自動(dòng)升級(jí)。
[0041] 第三步電視搜索探測(cè)裝置加電自檢 電視搜索探測(cè)裝置的光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、圖像處理模塊、光學(xué)跟蹤 相機(jī)、曝光傳感器及系統(tǒng)控制器分別加電，各設(shè)備加電后自檢并將自檢結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)接口 發(fā)送給系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器將自檢結(jié)果發(fā)送給外部用戶。
[0042] 第四步電視搜索探測(cè)裝置背景掃描 在系統(tǒng)正式工作前，在人工判別無(wú)目標(biāo)的前提下，開(kāi)啟電視搜索探測(cè)裝置，掃描外界環(huán) 境，光學(xué)搜索相機(jī)每隔固定時(shí)間進(jìn)行一次曝光。
[0043] 光學(xué)搜索相機(jī)在進(jìn)行曝光的同時(shí)，曝光傳感器將光能量匯聚到感光元件上，以探 測(cè)該視場(chǎng)上的光亮度。曝光傳感器探測(cè)的光亮度為光學(xué)搜索相機(jī)下一巾貞視場(chǎng)光亮度，同時(shí) 曝光傳感器將下一巾貞視場(chǎng)光亮度傳送給光學(xué)搜索相機(jī)。光學(xué)搜索相機(jī)根據(jù)該值設(shè)置曝光調(diào) 整系數(shù)，控制相機(jī)的曝光時(shí)間。
[0044] 背景掃描開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于初始位置，俯仰軸處于水平狀態(tài)，方位軸在零位上。方 位軸以預(yù)先設(shè)定的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，俯仰軸向上轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，該角度由光學(xué)搜 索相機(jī)的單視場(chǎng)角決定，并預(yù)留一個(gè)固定的交疊量，直到俯仰角達(dá)到最大俯仰角度。系統(tǒng)繼 續(xù)進(jìn)行工作，方位軸每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，俯仰軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，直到俯仰軸處于水平狀態(tài)。 [0045] 光學(xué)搜索相機(jī)在背景掃描過(guò)程中，以二維轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)角信息為反饋，控制圖像傳感器 中的電荷匹配轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行轉(zhuǎn)移，消除拍攝的圖像拖尾。同時(shí)光學(xué)搜索相機(jī)將拍 攝的圖像發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊采用反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞较臄z的圖像拖 尾。
[0046] 圖像處理模塊將處理的包含地面環(huán)境的背景圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器 進(jìn)行存儲(chǔ)，作為系統(tǒng)背景信息。
[0047] 第五步電視搜索探測(cè)裝置工作模式設(shè)定 電視搜索探測(cè)裝置包括全景模式或自定義區(qū)域模式兩種工作模式，兩種工作模式通過(guò) 系統(tǒng)控制器隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置。
[0048] 全景模式是未指定電視搜索探測(cè)裝置的重點(diǎn)防范區(qū)域的情況下，電視搜索探測(cè)裝 置對(duì)自身覆蓋的所有范圍進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤。
[0049]自定義區(qū)域模式是制定電視搜索探測(cè)裝置的重點(diǎn)防范區(qū)域的情況下，電視搜索探 測(cè)裝置對(duì)重點(diǎn)防范區(qū)域進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤。
[0050] 第六步電視搜索探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境 電視搜索探測(cè)裝置按照每掃描一周，二維轉(zhuǎn)臺(tái)軸抬高一個(gè)角度的模式，由光學(xué)搜索相 機(jī)掃描外界環(huán)境。
[0051] 光學(xué)搜索相機(jī)掃描外界環(huán)境的同時(shí)啟動(dòng)曝光傳感器工作。曝光傳感器將下一巾貞視 場(chǎng)光亮度傳送給光學(xué)搜索相機(jī)。光學(xué)搜索相機(jī)根據(jù)下一巾貞視場(chǎng)光亮度設(shè)置曝光調(diào)整系數(shù)， 控制相機(jī)的曝光時(shí)間。
[0052] 光學(xué)搜索相機(jī)將掃描的圖像發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊將掃描的圖像進(jìn) 行全景拼接，將拼接后的圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
[0053] 第七步電視搜索探測(cè)裝置進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別 圖像處理模塊在進(jìn)行全景拼接的同時(shí)，進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。
[0054] 電視搜索探測(cè)裝置在俯仰(Γ30°區(qū)間，光學(xué)搜索相機(jī)成像背景多為地面背景，電 視搜索探測(cè)裝置對(duì)實(shí)時(shí)采集的圖像與其相匹配的背景圖像進(jìn)行相減，對(duì)差值圖中的連通域 進(jìn)行提取，設(shè)定為可疑目標(biāo)。系統(tǒng)控制器對(duì)各可疑目標(biāo)進(jìn)行面積判別、形狀判別，將各可疑 目標(biāo)與偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)進(jìn)行比較，若能夠匹配上，則剔除偽目標(biāo)。
[0055] 電視搜索探測(cè)裝置在俯仰超過(guò)30°后，背景為天空且單一，此時(shí)，對(duì)光學(xué)搜索相機(jī) 采集的圖像進(jìn)行亮度判別和色彩，將灰度或色彩值突出的物體作為可疑目標(biāo)，并進(jìn)行面積 判別、形狀判別，將各可疑目標(biāo)與偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)進(jìn)行比較，若能夠匹配上，則剔 除偽目標(biāo)。
[0056] 經(jīng)上述步驟后，若仍存在可疑目標(biāo)，則標(biāo)識(shí)可疑目標(biāo)，并進(jìn)行可疑目標(biāo)突出顯示， 并將突出顯示的圖像發(fā)送至上位機(jī)。
[0057] 第八步可疑目標(biāo)人工識(shí)別 在電視搜索探測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，將含可疑目標(biāo)的圖像發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行人工判 另IJ，此時(shí)系統(tǒng)處于俯仰鎖定狀態(tài)，即轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰不變，方位全周掃描，此時(shí)，將后續(xù)實(shí)時(shí)圖像與 初始判別出可疑目標(biāo)的圖像幀作比較，若可疑目標(biāo)像素坐標(biāo)位置變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0058] 操作人員根據(jù)目標(biāo)的狀態(tài)判斷目標(biāo)是否為可疑目標(biāo)，若可疑目標(biāo)則轉(zhuǎn)入可疑目標(biāo) 跟蹤。
[0059] 第九步可疑目標(biāo)跟蹤 系統(tǒng)控制器將視場(chǎng)由光學(xué)搜索相機(jī)切換到光學(xué)跟蹤相機(jī)。
[0060] 光學(xué)跟蹤相機(jī)掃描外界環(huán)境的同時(shí)啟動(dòng)曝光傳感器工作。曝光傳感器將下一幀視
【權(quán)利要求】
1. 一種低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)方法，其特征在于具體步驟為： 第一步搭建電視搜索探測(cè)裝置 電視搜索探測(cè)裝置，包括：光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、圖像處理模塊、光學(xué) 跟蹤相機(jī)、曝光傳感器和系統(tǒng)控制器； 光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、光學(xué)跟蹤相機(jī)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，以光學(xué)跟蹤相機(jī)的光軸 為基準(zhǔn)，光學(xué)搜索相機(jī)與光學(xué)跟蹤相機(jī)的光軸不平行度小于30"，激光測(cè)距機(jī)與光學(xué)跟蹤 相機(jī)的光軸不平行度小于30"; 光學(xué)搜索相機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，激光測(cè)距機(jī)的數(shù)據(jù)接口 與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連 接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的控制接口與系統(tǒng)控制器的控制接口導(dǎo)線連接，光學(xué)跟蹤相機(jī)的數(shù)據(jù)接口與 系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線連接，圖像處理模塊的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)線 連接； 曝光傳感器與光學(xué)搜索相機(jī)及光學(xué)跟蹤相機(jī)安裝在同一平面內(nèi)，曝光傳感器的光軸與 光學(xué)搜索相機(jī)光軸在安裝平面方向上成一個(gè)固定角度，曝光傳感器探測(cè)的光亮度為光學(xué)搜 索相機(jī)和光學(xué)跟蹤相機(jī)下一巾貞視場(chǎng)的光亮度；曝光傳感器的數(shù)據(jù)接口分別與光學(xué)搜索相機(jī) 和光學(xué)跟蹤相機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線相連； 第二步偽目標(biāo)庫(kù)設(shè)定 電視搜索探測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置常見(jiàn)偽目標(biāo)特征庫(kù)，包括遠(yuǎn)處的汽車、行人、樹(shù)林、塔吊和建 筑物；偽目標(biāo)特征庫(kù)在電視搜索探測(cè)裝置使用時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)控制器進(jìn)行操作，自動(dòng)增添成經(jīng) 常出現(xiàn)、且需要被人為剔除的偽目標(biāo)，完成偽目標(biāo)特征庫(kù)的自動(dòng)升級(jí)； 第三步電視搜索探測(cè)裝置加電自檢 電視搜索探測(cè)裝置的光學(xué)搜索相機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、圖像處理模塊、光學(xué)跟蹤 相機(jī)、曝光傳感器及系統(tǒng)控制器分別加電，各設(shè)備加電后自檢并將自檢結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)接口 發(fā)送給系統(tǒng)控制器；系統(tǒng)控制器將自檢結(jié)果發(fā)送給外部用戶； 第四步電視搜索探測(cè)裝置背景掃描 在系統(tǒng)正式工作前，在人工判別無(wú)目標(biāo)的前提下，開(kāi)啟電視搜索探測(cè)裝置，掃描外界環(huán) 境，光學(xué)搜索相機(jī)每隔固定時(shí)間進(jìn)行一次曝光； 光學(xué)搜索相機(jī)在進(jìn)行曝光的同時(shí)，曝光傳感器將光能量匯聚到感光元件上，以探測(cè)該 視場(chǎng)上的光亮度；曝光傳感器探測(cè)的光亮度為光學(xué)搜索相機(jī)下一巾貞視場(chǎng)光亮度，同時(shí)曝光 傳感器將下一巾貞視場(chǎng)光亮度傳送給光學(xué)搜索相機(jī)；光學(xué)搜索相機(jī)根據(jù)該值設(shè)置曝光調(diào)整系 數(shù)，控制相機(jī)的曝光時(shí)間； 背景掃描開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于初始位置，俯仰軸處于水平狀態(tài)，方位軸在零位上；方位軸 以預(yù)先設(shè)定的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，俯仰軸向上轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，該角度由光學(xué)搜索相 機(jī)的單視場(chǎng)角決定，并預(yù)留一個(gè)固定的交疊量，直到俯仰角達(dá)到最大俯仰角度；系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn) 行工作，方位軸每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，俯仰軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，直到俯仰軸處于水平狀態(tài)； 光學(xué)搜索相機(jī)在背景掃描過(guò)程中，以二維轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)角信息為反饋，控制圖像傳感器中的 電荷匹配轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行轉(zhuǎn)移，消除拍攝的圖像拖尾；同時(shí)光學(xué)搜索相機(jī)將拍攝的圖 像發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊采用反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞较臄z的圖像拖尾； 圖像處理模塊將處理的包含地面環(huán)境的背景圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器進(jìn)行 存儲(chǔ)，作為系統(tǒng)背景信息； 第五步電視搜索探測(cè)裝置工作模式設(shè)定 電視搜索探測(cè)裝置包括全景模式或自定義區(qū)域模式兩種工作模式，兩種工作模式通過(guò) 系統(tǒng)控制器隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置； 全景模式是未指定電視搜索探測(cè)裝置的重點(diǎn)防范區(qū)域的情況下，電視搜索探測(cè)裝置對(duì) 自身覆蓋的所有范圍進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤； 自定義區(qū)域模式是制定電視搜索探測(cè)裝置的重點(diǎn)防范區(qū)域的情況下，電視搜索探測(cè)裝 置對(duì)重點(diǎn)防范區(qū)域進(jìn)行搜索和目標(biāo)跟蹤； 第六步電視搜索探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境 電視搜索探測(cè)裝置按照每掃描一周，二維轉(zhuǎn)臺(tái)軸抬高一個(gè)角度的模式，由光學(xué)搜索相 機(jī)掃描外界環(huán)境； 光學(xué)搜索相機(jī)掃描外界環(huán)境的同時(shí)啟動(dòng)曝光傳感器工作；曝光傳感器將下一巾貞視場(chǎng)光 亮度傳送給光學(xué)搜索相機(jī)；光學(xué)搜索相機(jī)根據(jù)下一巾貞視場(chǎng)光亮度設(shè)置曝光調(diào)整系數(shù)，控制 相機(jī)的曝光時(shí)間； 光學(xué)搜索相機(jī)將掃描的圖像發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊將掃描的圖像進(jìn)行全 景拼接，將拼接后的圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器； 第七步電視搜索探測(cè)裝置進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別 圖像處理模塊在進(jìn)行全景拼接的同時(shí)，進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別； 電視搜索探測(cè)裝置在俯仰(Γ30°區(qū)間，光學(xué)搜索相機(jī)成像背景為地面背景，電視搜索 探測(cè)裝置對(duì)實(shí)時(shí)采集的圖像與其相匹配的背景圖像進(jìn)行相減，對(duì)差值圖中的連通域進(jìn)行提 取，設(shè)定為可疑目標(biāo)；系統(tǒng)控制器對(duì)各可疑目標(biāo)進(jìn)行面積判別、形狀判別，將各可疑目標(biāo)與 偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)進(jìn)行比較，若能夠匹配上，則剔除偽目標(biāo)； 電視搜索探測(cè)裝置在俯仰超過(guò)30°后，背景為天空且單一，此時(shí)，對(duì)光學(xué)搜索相機(jī)采集 的圖像進(jìn)行亮度判別和色彩，將灰度或色彩值突出的物體作為可疑目標(biāo)，并進(jìn)行面積判別、 形狀判別，將各可疑目標(biāo)與偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)進(jìn)行比較，若能夠匹配上，則剔除偽目 標(biāo)； 經(jīng)上述步驟后，若仍存在可疑目標(biāo)，則標(biāo)識(shí)可疑目標(biāo)，并進(jìn)行可疑目標(biāo)突出顯示，并將 突出顯示的圖像發(fā)送至上位機(jī)； 第八步可疑目標(biāo)人工識(shí)別 在電視搜索探測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，將含可疑目標(biāo)的圖像發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行人工判 另IJ，此時(shí)系統(tǒng)處于俯仰鎖定狀態(tài)，即轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰不變，方位全周掃描，此時(shí)，將后續(xù)實(shí)時(shí)圖像與 初始判別出可疑目標(biāo)的圖像幀作比較，若可疑目標(biāo)像素坐標(biāo)位置變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，若可疑目標(biāo)隨著時(shí)間無(wú)像素坐標(biāo)位置的變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)； 操作人員根據(jù)目標(biāo)的狀態(tài)判斷目標(biāo)是否為可疑目標(biāo)，若不是可疑目標(biāo)則轉(zhuǎn)入電視搜索 探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境，若是可疑目標(biāo)則轉(zhuǎn)入可疑目標(biāo)跟蹤； 第九步可疑目標(biāo)跟蹤 系統(tǒng)控制器將視場(chǎng)由光學(xué)搜索相機(jī)切換到光學(xué)跟蹤相機(jī)； 光學(xué)跟蹤相機(jī)掃描外界環(huán)境的同時(shí)啟動(dòng)曝光傳感器工作；曝光傳感器將下一巾貞視場(chǎng)光 亮度傳送給光學(xué)跟蹤相機(jī)；光學(xué)跟蹤相機(jī)根據(jù)下一幀視場(chǎng)光亮度設(shè)置曝光調(diào)整系數(shù)，控制 光學(xué)跟蹤相機(jī)的曝光時(shí)間； 光學(xué)跟蹤相機(jī)將拍攝的圖像，發(fā)送給圖像處理模塊，圖像處理模塊根據(jù)可疑目標(biāo)像素 坐標(biāo)位置及坐標(biāo)位置變動(dòng)，對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行預(yù)判斷，計(jì)算出二維轉(zhuǎn)臺(tái)指向軸相對(duì)目標(biāo)預(yù)置 位的脫靶量，并將脫靶量輸出給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器控制二維轉(zhuǎn)臺(tái)指向目標(biāo)； 第十步可疑目標(biāo)距離測(cè)量 系統(tǒng)控制器不斷接收?qǐng)D像處理模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的圖像，當(dāng)目標(biāo)的位置距離跟蹤視場(chǎng)4個(gè) 像素以內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)控制器提示目標(biāo)跟蹤到位； 在目標(biāo)跟蹤到位后，通過(guò)系統(tǒng)控制器向激光測(cè)距機(jī)發(fā)送測(cè)距指令；激光測(cè)距機(jī)以固定 的頻率連續(xù)對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行距離測(cè)量； 第十一步建立目標(biāo)航跡 在自動(dòng)跟蹤過(guò)程中，系統(tǒng)控制器通過(guò)對(duì)目標(biāo)的方位、俯仰、距離的獲取及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向 的計(jì)算，推算出目標(biāo)的航跡，為目標(biāo)的捕獲提供基礎(chǔ)； 若目標(biāo)自動(dòng)跟蹤過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并非為可疑目標(biāo)，通過(guò)系統(tǒng)控制器解除目標(biāo)的跟蹤， 則轉(zhuǎn)入電視搜索探測(cè)裝置掃描外界環(huán)境； 至此完成了低慢小目標(biāo)電視搜索探測(cè)。
【文檔編號(hào)】H04N5/235GK104113733SQ201410358277
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】葛曉飛, 邱旭陽(yáng), 李佳輝, 王濤, 郭延磊 申請(qǐng)人:北京機(jī)械設(shè)備研究所