一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法，該方法采用視頻處理設(shè)備消除拍攝的圖像拖尾。將右邊圖像進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)平移，投影到左邊圖像的平面上，完成兩幅圖相鄰柱面圖像的配準(zhǔn)，將整組圖片依次進(jìn)行配準(zhǔn)就實(shí)現(xiàn)了圖像的全景拼接。通過(guò)計(jì)算宏塊相對(duì)位移量的均值來(lái)計(jì)算這一幀和上一幀的幀相對(duì)位移量，將幀相對(duì)位移量作為參數(shù)進(jìn)行下一幀受到干擾時(shí)的位移補(bǔ)償，從而消除圖像的抖動(dòng)。本方法解決了現(xiàn)有的光電搜索探測(cè)方法拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象、圖像無(wú)法實(shí)現(xiàn)全景拼接和高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像抖動(dòng)的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種搜索探測(cè)方法，特別是一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 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，目標(biāo)不容易被偵測(cè) 發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)階段為了適應(yīng)晝夜環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別、鎖定和跟蹤，現(xiàn)有的光電搜索探測(cè)方法采用 的光電搜索探測(cè)裝置一般由紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)和視頻 處理設(shè)備組成。現(xiàn)有的光電搜索探測(cè)方法是在二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的通過(guò)紅外制冷攝像機(jī) 拍攝目標(biāo)并進(jìn)行圖像處理，用激光測(cè)試機(jī)完成目標(biāo)距離的測(cè)試，從而完成對(duì)目標(biāo)的捕獲和 軌跡計(jì)算。該方法存在一些不足，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快時(shí)，光電搜索探測(cè)裝置拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn) 拖尾現(xiàn)象、圖像無(wú)法實(shí)現(xiàn)全景拼接同時(shí)在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像也會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法，解決現(xiàn)有的光電搜索探測(cè)方 法拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象、圖像無(wú)法實(shí)現(xiàn)全景拼接和高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像抖動(dòng)的問(wèn) 題。
[0004] 一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法，其具體步驟為： 第一步構(gòu)建光電搜索探測(cè)裝置 光電搜索探測(cè)裝置，包括：紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、視 頻處理設(shè)備和系統(tǒng)控制器。
[0005] 紅外制冷攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，以紅外制冷攝像 機(jī)的光軸為基準(zhǔn)，可見(jiàn)光攝像機(jī)與紅外制冷攝像機(jī)的光軸不平行度小于30"，激光測(cè)距機(jī) 與紅外制冷攝像機(jī)的光軸不平行度小于30"。
[0006] 二維轉(zhuǎn)臺(tái)包括俯仰軸和方位軸兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0007] 紅外制冷攝像機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線連接，可見(jiàn)光攝像 機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)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)接口通過(guò)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)接口通過(guò)導(dǎo)線連 接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的控制接口與系統(tǒng)控制器的控制接口通過(guò)導(dǎo)線連接，視頻處理設(shè)備的數(shù)據(jù)接 口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線連接。
[0008] 第二步偽目標(biāo)庫(kù)設(shè)定 光電搜索探測(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(chē)、行人、樹(shù)林、塔吊和建 筑物。偽目標(biāo)特征庫(kù)在光電搜索探測(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] 第三步光電搜索探測(cè)裝置加電自檢 光電搜索探測(cè)裝置的紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、視頻處 理設(shè)備和系統(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] 第四步光電搜索探測(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)啟光電搜索探測(cè)裝置，系統(tǒng)控制器 根據(jù)外界環(huán)境亮度選擇紅外制冷攝像機(jī)或可見(jiàn)光攝像機(jī)進(jìn)行外界環(huán)境掃描。
[0011] 背景掃描開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于初始位置，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰軸處于水平狀態(tài)，方位軸在 零位上。系統(tǒng)控制器控制方位軸以預(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，該角度由系統(tǒng)控制器選擇的攝像機(jī)鏡頭單視場(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)。
[0012] 第五步圖像拖尾處理 攝像機(jī)將拍攝的圖像發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備采用反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞较?除拍攝的圖像拖尾。
[0013] 視頻處理設(shè)備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。
[0014] 第六步圖像消抖 系統(tǒng)控制器將每幀圖像分成M*M像素大小的宏塊，每個(gè)宏塊內(nèi)的像素都運(yùn)動(dòng)相同的位 移，通過(guò)搜索當(dāng)前幀M*M像素大小的宏塊與上一幀對(duì)應(yīng)最匹配M*M像素大小的宏塊來(lái)確定 宏塊的相對(duì)位移量。
[0015] 通過(guò)計(jì)算宏塊相對(duì)位移量的均值來(lái)計(jì)算這一幀和上一幀的幀相對(duì)位移量，將幀相 對(duì)位移量作為參數(shù)進(jìn)行下一幀受到干擾時(shí)的位移補(bǔ)償，從而消除圖像的抖動(dòng)。
[0016] 第七步圖像全景拼接 依據(jù)拍攝時(shí)的條件，選左邊圖像的右1/3,右邊圖像的左1/3。
[0017] 在左邊圖像的重疊區(qū)域內(nèi)，利用Moravec算子設(shè)定閾值，選取具有最大窗口值的 特征塊，并以該塊的中心點(diǎn)坐標(biāo)作為一個(gè)特征點(diǎn)。
[0018] 以最大相關(guān)原則，在右邊圖像中尋找與特征塊具有最大相關(guān)系數(shù)的同等大小的塊 作為匹配塊，并以該塊的中心點(diǎn)坐標(biāo)作為特征點(diǎn)的匹配點(diǎn)。
[0019] 特征點(diǎn)與匹配點(diǎn)的平移參數(shù)，即為兩幅圖相鄰柱面圖像的匹配參數(shù)。將右邊圖像 進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)平移，投影到左邊圖像的平面上，完成兩幅圖相鄰柱面圖像的配準(zhǔn)，將整組 圖片依次進(jìn)行配準(zhǔn)就實(shí)現(xiàn)了圖像的全景拼接。
[0020] 第八步紅外制冷攝像機(jī)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，由紅外制冷攝 像機(jī)掃描外界環(huán)境。
[0021] 紅外制冷攝像機(jī)將掃描的圖像發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備將掃描的圖像 進(jìn)行圖像消抖和全景拼接，將拼接后的圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
[0022] 第九步視頻處理設(shè)備處理圖像 系統(tǒng)控制器根據(jù)采集到的全景圖像序列，采用空域?yàn)V波算法進(jìn)行濾波，改進(jìn)的平臺(tái)直 方圖算法進(jìn)行圖像增強(qiáng)，減少圖像中的噪聲和雜波，提高圖像信噪比，突出目標(biāo)，抑制背景。 同時(shí)考慮到噪聲的不隨機(jī)性，背景云的大面積性，以及目標(biāo)的連續(xù)性，利用二維類間方差方 式和局部生長(zhǎng)方式來(lái)進(jìn)行圖像的分割，消除原始圖像中的不可能是目標(biāo)的孤立噪聲點(diǎn)和大 面積的背景區(qū)域，再利用上下多序列的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的分割和識(shí)別。提取目標(biāo)的特 征向量，包括其矩形度、區(qū)域矩、歸一化轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，進(jìn)行進(jìn)一步目標(biāo)確認(rèn)。
[0023] 第十步系統(tǒng)控制器進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別 光電搜索探測(cè)裝置在俯仰(Γ30°區(qū)間，紅外制冷攝像機(jī)成像背景多為地面背景。光電 搜索探測(cè)裝置對(duì)實(shí)時(shí)采集的圖像與系統(tǒng)背景信息相匹配的背景圖像相減，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，若匹配上，則剔除偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目 標(biāo)。
[0024] 光電搜索探測(cè)裝置在俯仰超過(guò)30°后，背景為天空，背景較為單一，系統(tǒng)控制器進(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，若匹配上，則 剔除偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目標(biāo)。
[0025] 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)突出顯示后 發(fā)送至上位機(jī)。
[0026] 第^^一步可疑目標(biāo)人工識(shí)別 在光電搜索探測(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)的圖像幀做比較，若可疑目標(biāo)象素坐標(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)象素坐標(biāo)位置的變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0027] 若可疑目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則光電搜索探測(cè)裝置重新開(kāi)始掃描外界環(huán)境，若可疑 目標(biāo)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則進(jìn)行可疑目標(biāo)跟蹤。
[0028] 第十二步可疑目標(biāo)跟蹤 攝像機(jī)將拍攝的圖像，發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備根據(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)。
[0029] 第十三步可疑目標(biāo)距離測(cè)量 系統(tǒng)控制器不斷接收視頻處理設(shè)備發(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。
[0030] 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。
[0031] 第十四步目標(biāo)航跡建立 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，得出目標(biāo)航跡，目標(biāo)航跡作為目標(biāo)光電搜索的輸出結(jié)果，為目標(biāo)的捕獲提供基礎(chǔ)。
[0032] 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，并重新執(zhí)行紅外制冷攝像機(jī)掃描外界環(huán)境的步驟，直至獲得目標(biāo)航跡為止。
[0033] 至此完成了目標(biāo)光電搜索探測(cè)。
[0034] 本發(fā)明的目的在于提供一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法，有效地解決光電搜索探測(cè)裝 置拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象、圖像無(wú)法實(shí)現(xiàn)全景拼接和高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像抖動(dòng)的問(wèn) 題。

【具體實(shí)施方式】
[0035] -種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法，其具體步驟為： 第一步構(gòu)建光電搜索探測(cè)裝置 光電搜索探測(cè)裝置，包括：紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、視 頻處理設(shè)備和系統(tǒng)控制器。
[0036] 紅外制冷攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，以紅外制冷攝像 機(jī)的光軸為基準(zhǔn)，可見(jiàn)光攝像機(jī)與紅外制冷攝像機(jī)的光軸不平行度小于30"，激光測(cè)距機(jī) 與紅外制冷攝像機(jī)的光軸不平行度小于30"。
[0037] 二維轉(zhuǎn)臺(tái)包括俯仰軸和方位軸兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0038] 紅外制冷攝像機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線連接，可見(jiàn)光攝像 機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)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)接口通過(guò)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)接口通過(guò)導(dǎo)線連 接，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的控制接口與系統(tǒng)控制器的控制接口通過(guò)導(dǎo)線連接，視頻處理設(shè)備的數(shù)據(jù)接 口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線連接。
[0039] 第二步偽目標(biāo)庫(kù)設(shè)定 光電搜索探測(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(chē)、行人、樹(shù)林、塔吊和建 筑物。偽目標(biāo)特征庫(kù)在光電搜索探測(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)。
[0040] 第三步光電搜索探測(cè)裝置加電自檢 光電搜索探測(cè)裝置的紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、視頻處 理設(shè)備和系統(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。
[0041] 第四步光電搜索探測(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)啟光電搜索探測(cè)裝置，系統(tǒng)控制器 根據(jù)外界環(huán)境亮度選擇紅外制冷攝像機(jī)或可見(jiàn)光攝像機(jī)進(jìn)行外界環(huán)境掃描。
[0042] 背景掃描開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于初始位置，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰軸處于水平狀態(tài)，方位軸在 零位上。系統(tǒng)控制器控制方位軸以預(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，該角度由系統(tǒng)控制器選擇的攝像機(jī)鏡頭單視場(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)。
[0043] 第五步圖像拖尾處理 攝像機(jī)將拍攝的圖像發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備采用反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞较?除拍攝的圖像拖尾。
[0044] 視頻處理設(shè)備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。
[0045] 第六步圖像消抖 系統(tǒng)控制器將每幀圖像分成M*M像素大小的宏塊，每個(gè)宏塊內(nèi)的像素都運(yùn)動(dòng)相同的位 移，通過(guò)搜索當(dāng)前幀M*M像素大小的宏塊與上一幀對(duì)應(yīng)最匹配M*M像素大小的宏塊來(lái)確定 宏塊的相對(duì)位移量。
[0046] 通過(guò)計(jì)算宏塊相對(duì)位移量的均值來(lái)計(jì)算這一幀和上一幀的幀相對(duì)位移量，將幀相 對(duì)位移量作為參數(shù)進(jìn)行下一幀受到干擾時(shí)的位移補(bǔ)償，從而消除圖像的抖動(dòng)。
[0047] 第七步圖像全景拼接 依據(jù)拍攝時(shí)的條件，選左邊圖像的右1/3,右邊圖像的左1/3。
[0048] 在左邊圖像的重疊區(qū)域內(nèi)，利用Moravec算子設(shè)定閾值，選取具有最大窗口值的 特征塊，并以該塊的中心點(diǎn)坐標(biāo)作為一個(gè)特征點(diǎn)。
[0049] 以最大相關(guān)原則，在右邊圖像中尋找與特征塊具有最大相關(guān)系數(shù)的同等大小的塊 作為匹配塊，并以該塊的中心點(diǎn)坐標(biāo)作為特征點(diǎn)的匹配點(diǎn)。
[0050] 特征點(diǎn)與匹配點(diǎn)的平移參數(shù)，即為兩幅圖相鄰柱面圖像的匹配參數(shù)。將右邊圖像 進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)平移，投影到左邊圖像的平面上，完成兩幅圖相鄰柱面圖的配準(zhǔn)，將整組圖 片依次進(jìn)行配準(zhǔn)就實(shí)現(xiàn)了圖像的全景拼接。
[0051] 第八步紅外制冷攝像機(jī)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，由紅外制冷攝 像機(jī)掃描外界環(huán)境。
[0052] 紅外制冷攝像機(jī)將掃描的圖像發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備將掃描的圖像 進(jìn)行圖像消抖和全景拼接，將拼接后的圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器。
[0053] 第九步視頻處理設(shè)備圖像處理 系統(tǒng)控制器根據(jù)采集到的全景圖像序列，采用空域?yàn)V波算法進(jìn)行濾波，改進(jìn)的平臺(tái)直 方圖算法進(jìn)行圖像增強(qiáng)，減少圖像中的噪聲和雜波，提高圖像信噪比，突出目標(biāo)，抑制背景。 同時(shí)考慮到噪聲的不隨機(jī)性，背景云的大面積性，以及目標(biāo)的連續(xù)性，利用二維類間方差方 式和局部生長(zhǎng)方式來(lái)進(jìn)行圖像的分割，消除原始圖像中的不可能是目標(biāo)的孤立噪聲點(diǎn)和大 面積的背景區(qū)域，再利用上下多序列的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的分割和識(shí)別。提取目標(biāo)的特 征向量，包括其矩形度、區(qū)域矩、歸一化轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，進(jìn)行進(jìn)一步目標(biāo)確認(rèn)。
[0054] 第十步系統(tǒng)控制器目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別 光電搜索探測(cè)裝置在俯仰(Γ30°區(qū)間，紅外制冷攝像機(jī)成像背景多為地面背景。光電 搜索探測(cè)裝置對(duì)實(shí)時(shí)采集的圖像與系統(tǒng)背景信息相匹配的背景圖像相減，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)特征庫(kù)中的 偽目標(biāo)。
[0055] 光電搜索探測(cè)裝置在俯仰超過(guò)30°后，背景為天空，背景較為單一，系統(tǒng)控制器 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)特征庫(kù)中的偽目標(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)突出顯示后 發(fā)送至上位機(jī)。
[0057] 第^^一步可疑目標(biāo)人工識(shí)別 在光電搜索探測(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)的圖像幀做比較，若可疑目標(biāo)象素坐標(biāo)位置變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于
【權(quán)利要求】
1. 一種目標(biāo)光電搜索探測(cè)方法，其特征在于具體步驟為： 第一步構(gòu)建光電搜索探測(cè)裝置 光電搜索探測(cè)裝置，包括：紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、視 頻處理設(shè)備和系統(tǒng)控制器； 紅外制冷攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)安裝在二維轉(zhuǎn)臺(tái)上，以紅外制冷攝像機(jī)的 光軸為基準(zhǔn)，可見(jiàn)光攝像機(jī)與紅外制冷攝像機(jī)的光軸不平行度小于30"，激光測(cè)距機(jī)與紅 外制冷攝像機(jī)的光軸不平行度小于30"; 二維轉(zhuǎn)臺(tái)包括俯仰軸和方位軸兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 紅外制冷攝像機(jī)的數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線連接，可見(jiàn)光攝像機(jī)的 數(shù)據(jù)接口與系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)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)接口通過(guò)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)接口通過(guò)導(dǎo)線連接，二 維轉(zhuǎn)臺(tái)的控制接口與系統(tǒng)控制器的控制接口通過(guò)導(dǎo)線連接，視頻處理設(shè)備的數(shù)據(jù)接口與系 統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)接口通過(guò)導(dǎo)線連接； 第二步偽目標(biāo)庫(kù)設(shè)定 光電搜索探測(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(chē)、行人、樹(shù)林、塔吊和建 筑物；偽目標(biāo)特征庫(kù)在光電搜索探測(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)； 第三步光電搜索探測(cè)裝置加電自檢 光電搜索探測(cè)裝置的紅外制冷攝像機(jī)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、二維轉(zhuǎn)臺(tái)、視頻處 理設(shè)備和系統(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； 第四步光電搜索探測(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)啟光電搜索探測(cè)裝置，系統(tǒng)控制器 根據(jù)外界環(huán)境亮度選擇紅外制冷攝像機(jī)或可見(jiàn)光攝像機(jī)進(jìn)行外界環(huán)境掃描； 背景掃描開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)處于初始位置，二維轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰軸處于水平狀態(tài)，方位軸在零位 上；系統(tǒng)控制器控制方位軸以預(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，該角度由系統(tǒng)控制器選擇的攝像機(jī)鏡頭單視場(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)； 第五步圖像拖尾處理 攝像機(jī)將拍攝的圖像發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備采用反卷積式補(bǔ)償?shù)姆绞较?除拍攝的圖像拖尾； 視頻處理設(shè)備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； 第六步圖像消抖 系統(tǒng)控制器將每幀圖像分成M*M像素大小的宏塊，每個(gè)宏塊內(nèi)的像素都運(yùn)動(dòng)相同的位 移，通過(guò)搜索當(dāng)前幀M*M像素大小的宏塊與上一幀對(duì)應(yīng)最匹配M*M像素大小的宏塊來(lái)確定 宏塊的相對(duì)位移量； 通過(guò)計(jì)算宏塊相對(duì)位移量的均值來(lái)計(jì)算這一幀和上一幀的幀相對(duì)位移量，將幀相對(duì)位 移量作為參數(shù)進(jìn)行下一幀受到干擾時(shí)的位移補(bǔ)償，從而消除圖像的抖動(dòng)； 第七步圖像全景拼接 依據(jù)拍攝時(shí)的條件，選左邊圖像的右1/3,右邊圖像的左1/3 ; 在左邊圖像的重疊區(qū)域內(nèi)，利用Moravec算子設(shè)定閾值，選取具有最大窗口值的特征 塊，并以該塊的中心點(diǎn)坐標(biāo)作為一個(gè)特征點(diǎn)； 以最大相關(guān)原則，在右邊圖像中尋找與特征塊具有最大相關(guān)系數(shù)的同等大小的塊作為 匹配塊，并以該塊的中心點(diǎn)坐標(biāo)作為特征點(diǎn)的匹配點(diǎn)； 特征點(diǎn)與匹配點(diǎn)的平移參數(shù)，即為兩幅圖相鄰柱面圖像的匹配參數(shù)；將右邊圖像進(jìn)行 相應(yīng)的坐標(biāo)平移，投影到左邊圖像的平面上，完成兩幅圖相鄰柱面圖像的配準(zhǔn)，將整組圖片 依次進(jìn)行配準(zhǔn)就實(shí)現(xiàn)了圖像的全景拼接； 第八步紅外制冷攝像機(jī)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，由紅外制冷攝 像機(jī)掃描外界環(huán)境； 紅外制冷攝像機(jī)將掃描的圖像發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備將掃描的圖像進(jìn)行 圖像消抖和全景拼接，將拼接后的圖像發(fā)送給系統(tǒng)控制器； 第九步視頻處理設(shè)備處理圖像 系統(tǒng)控制器根據(jù)采集到的全景圖像序列，采用空域?yàn)V波算法進(jìn)行濾波，改進(jìn)的平臺(tái)直 方圖算法進(jìn)行圖像增強(qiáng)，突出目標(biāo)，抑制背景；同時(shí)考慮到噪聲的不隨機(jī)性，背景云的大面 積性，以及目標(biāo)的連續(xù)性，利用二維類間方差方式和局部生長(zhǎng)方式來(lái)進(jìn)行圖像的分割，消除 原始圖像中的不可能是目標(biāo)的孤立噪聲點(diǎn)和大面積的背景區(qū)域，再利用上下多序列的相關(guān) 信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的分割和識(shí)別；提取目標(biāo)的特征向量，包括其矩形度、區(qū)域矩、歸一化轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量，進(jìn)行進(jìn)一步目標(biāo)確認(rèn)； 第十步系統(tǒng)控制器進(jìn)行目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別 光電搜索探測(cè)裝置在俯仰(Γ30 °區(qū)間，紅外制冷攝像機(jī)成像背景多為地面背景；光電 搜索探測(cè)裝置對(duì)實(shí)時(shí)采集的圖像與系統(tǒng)背景信息相匹配的背景圖像相減，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，若匹配上，則剔除偽目標(biāo)特征庫(kù)中的偽目 標(biāo)； 光電搜索探測(cè)裝置在俯仰超過(guò)30°后，背景為天空，系統(tǒng)控制器進(jìn)行面積判別、形狀判 另IJ，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，若匹配上，則剔除偽目標(biāo)特征庫(kù)中 的偽目標(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)突出顯示后發(fā)送 至上位機(jī)； 第十一步可疑目標(biāo)人工識(shí)別 在光電搜索探測(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)的圖像幀做比較，若可疑目標(biāo)象素坐標(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)象素坐標(biāo)位置的變動(dòng)，說(shuō)明可疑目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)； 若可疑目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則光電搜索探測(cè)裝置重新開(kāi)始掃描外界環(huán)境，若可疑目標(biāo) 處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則進(jìn)行可疑目標(biāo)跟蹤； 第十二步可疑目標(biāo)跟蹤 攝像機(jī)將拍攝的圖像，發(fā)送給視頻處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備根據(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)； 第十三步可疑目標(biāo)距離測(cè)量 系統(tǒng)控制器不斷接收視頻處理設(shè)備發(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； 第十四步目標(biāo)航跡建立 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，得出目標(biāo)航跡，目標(biāo)航跡作為目標(biāo)光電搜索的輸出結(jié)果，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， 并重新執(zhí)行紅外制冷攝像機(jī)掃描外界環(huán)境的步驟，直至獲得目標(biāo)航跡為止； 至此完成了目標(biāo)光電搜索探測(cè)。
【文檔編號(hào)】H04N5/14GK104125372SQ201410366001
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29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