專利名稱：一種雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及針對(duì)視頻檢測(cè)目標(biāo)并進(jìn)行圖像處理的技術(shù)，具體地說(shuō)是一種雙路 光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
視頻目標(biāo)的檢測(cè)是圖像處理技術(shù)中較熱門(mén)的一個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)各種視頻檢測(cè)技術(shù) 層出不窮，這些新技術(shù)被有效的應(yīng)用到若干視頻圖像處理系統(tǒng)中。這些技術(shù)主要是利用某 個(gè)波段的傳感器，對(duì)待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行成像測(cè)量，他們都有一個(gè)共同特點(diǎn)就是由單一通道構(gòu)成， 整個(gè)通道主要由光學(xué)系統(tǒng)，傳感器，信號(hào)處理單元組成。一般來(lái)說(shuō)，目標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的基 礎(chǔ)是針對(duì)可分辨的光標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和坐標(biāo)結(jié)算，通常采用單一通路視頻信號(hào)輸入，作為 目標(biāo)圖像進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行圖像處理，環(huán)境適應(yīng)性差，無(wú)法保證優(yōu)化有效數(shù)據(jù)、得到準(zhǔn)確可靠 的信息以做出及時(shí)正確決策的目的，光學(xué)目標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量的可靠性不夠理想而且系統(tǒng)的穩(wěn)定 性也有待提高，在目標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷時(shí)需要人為加以干預(yù)，使用的復(fù)雜程度較高， 測(cè)量裝置的智能型，不適合作為通用模塊被廣泛應(yīng)用到各種需要對(duì)光學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)坐標(biāo) 測(cè)量與定位的系統(tǒng)中，影響了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種 提高光學(xué)目標(biāo)測(cè)量的可靠性和穩(wěn)定性，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可信度，使用更加方便簡(jiǎn) 捷，可以作為通用模塊被廣泛應(yīng)用在各種需要對(duì)光學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)坐標(biāo)測(cè)量與定位的系統(tǒng) 中的雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型一種雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括主控制模塊、視頻圖像信號(hào)處理模 塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號(hào)處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 前置預(yù)處理后接至主控制模塊；主控制模塊對(duì)第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)進(jìn)行邏 輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)融合，將融合后的結(jié)果在主控制模塊的控制下經(jīng)視頻輸出模塊輸出至后級(jí)數(shù) 據(jù)采集裝置。所述主控制模塊包括邏輯運(yùn)算模塊和判斷與決策模塊，其中邏輯運(yùn)算模塊具有第 一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件和第一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，判斷與決策模塊通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線分別 與第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件進(jìn)行通訊連接，邏輯運(yùn)算模塊的控制信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸 至第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件；邏輯運(yùn)算模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線將目標(biāo)的特征信息傳輸給第一、 二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；判斷與決策模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線提取第一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的目標(biāo)特征信息進(jìn)行 數(shù)據(jù)融合、特征判斷后在第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件和判斷與決策模塊的控制下送至視 頻輸出模塊。所述第一、二路視頻前置處理器具有第一、二路視頻前置處理器、第一、二 A/D轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換以及第一、二數(shù)字濾波器，分別接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)，第一、二路視頻前置處理器的輸出端分別經(jīng)第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)第一、二數(shù)字濾波器濾波后輸出至主控制模塊。所述視頻輸出模塊具有視頻合成電路、D/A變換器及運(yùn)算放大器，其中視頻合成電路接收主控制模塊中第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件產(chǎn)生的視頻信號(hào)和判斷與決策模塊將第 一、二路視頻輸入信號(hào)進(jìn)行融合后的信號(hào)，進(jìn)行疊加后經(jīng)D/A變換器輸出至運(yùn)算放大器，再 由運(yùn)算放大器輸出給后級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置。所述第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)采用面陣CCD攝像機(jī)拍攝得到。本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型由于采用雙路視頻圖像數(shù)據(jù)做為信號(hào)輸入，對(duì)雙路視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征信息的判斷與決策，能夠得到穩(wěn)定、正確的信號(hào)，因此可以應(yīng)用于各種對(duì)光學(xué)目標(biāo)進(jìn) 行實(shí)時(shí)坐標(biāo)測(cè)量與定位的視頻系統(tǒng)中。2.本實(shí)用新型有利于更加可靠的、穩(wěn)定的跟蹤光學(xué)目標(biāo)，有效地解決了對(duì)光學(xué)目標(biāo)在復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時(shí)測(cè)量及處理問(wèn)題。3.本實(shí)用新型可以作為通用模塊集成于各種應(yīng)用目標(biāo)跟蹤的大型設(shè)備中，降低產(chǎn)品成本。4.本實(shí)用新型具有比較完整的自我功能檢測(cè)模塊，可以在使用之前方便快捷的檢 測(cè)各項(xiàng)功能是否正常。

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置包括主控制模塊、視頻圖像信號(hào) 處理模塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號(hào)處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù) 據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理后接至主控制模塊；主控制模塊對(duì)第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào) 進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)融合，將融合后的結(jié)果在主控制模塊的控制下經(jīng)視頻輸出模塊輸出至 后級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置。所述主控制模塊包括邏輯運(yùn)算模塊和判斷與決策模塊，其中邏輯運(yùn)算模塊具有第 一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件和第一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，判斷與決策模塊通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線分別 與第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件進(jìn)行通訊連接，邏輯運(yùn)算模塊的控制信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸 至第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件；邏輯運(yùn)算模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線將目標(biāo)的特征信息傳輸給第一、 二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；判斷與決策模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線提取第一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的目標(biāo)特征信息進(jìn)行 數(shù)據(jù)融合、特征判斷后在第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件和判斷與決策模塊的控制下送至視 頻輸出模塊。所述第一、二路視頻前置處理器具有第一、二路視頻前置處理器、第一、二 A/D轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換以及第一、二數(shù)字濾波器，分別接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)，第一、二路視頻 前置處理器的輸出端分別經(jīng)第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)第一、二數(shù)字濾波器濾波后輸 出至主控制模塊。[0020]所述視頻輸出模塊具有視頻合成電路、D/A變換器及運(yùn)算放大器，其中視頻合成電 路接收主控制模塊中第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件產(chǎn)生的視頻信號(hào)和判斷與決策模塊將第 一、二路視頻輸入信號(hào)進(jìn)行融合后的信號(hào)，進(jìn)行疊加后經(jīng)D/A變換器輸出至運(yùn)算放大器，再 由運(yùn)算放大器輸出給后級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置。所述第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)采用面陣CCD攝像機(jī)拍攝得到。本實(shí)施例中判斷與決策模塊采用DSP (TMS320)。本實(shí)用新型兩路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)采用面陣CCD攝像機(jī)(本實(shí)施例采用0K_ AC1300)拍攝，由于本實(shí)用新型采用對(duì)目標(biāo)進(jìn)行灰度信息提取并量化處理，所以只需采用黑 白攝像機(jī)即可滿足要求，而且可以大大降低產(chǎn)品成本，以CCD為核心的視覺(jué)傳感器必須水 平放置在平穩(wěn)的防震平臺(tái)或者大型測(cè)量用三角架上，使光學(xué)鏡頭正對(duì)被測(cè)目標(biāo)，由于鏡頭 工作焦距較長(zhǎng)，物距遠(yuǎn)大于焦距，故可忽略畸變影響。圖1中可以看出，主控制模塊的信號(hào)源來(lái)自兩路視覺(jué)傳感器，它們先經(jīng)數(shù)字濾波 電路消除雜波，再分別量化處理后并行輸出，主控制模塊(MCU)中的判斷與控制模塊通過(guò) 16位并行數(shù)據(jù)總線分別與第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件實(shí)時(shí)通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過(guò)控制 信號(hào)線向第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件發(fā)送指令，對(duì)第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件內(nèi)的邏輯 運(yùn)算單元進(jìn)行初始化并協(xié)調(diào)、同步，控制整個(gè)主控制模塊的工作；主控制模塊實(shí)時(shí)解算出兩 路視頻目標(biāo)坐標(biāo)位置，并根據(jù)圖像的形狀、灰度等特征信息經(jīng)過(guò)融合處理后輸出實(shí)際目標(biāo) 測(cè)量結(jié)果。所述融合處理是按時(shí)序同時(shí)采集第一、二路的視頻輸入信號(hào)，然后分別獲得每幀 視頻信號(hào)的特征信息，其中包括形狀、灰度及分布均勻度等信息；然后根據(jù)先驗(yàn)?zāi)繕?biāo)模板進(jìn) 行比對(duì)甄別，在符合最優(yōu)相似度的準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合以完成所需的決策和評(píng)估任 務(wù)，同時(shí)輸出一路信號(hào)作為可信信號(hào)，達(dá)到優(yōu)化有效數(shù)據(jù)、得到準(zhǔn)確可靠的信息以做出及時(shí) 正確決策的目的。第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件可以根據(jù)從第一、二路視頻輸入信號(hào)中分離出的場(chǎng) 和行信號(hào)，分別以時(shí)鐘信號(hào)和行信號(hào)作為計(jì)數(shù)基準(zhǔn)單位信號(hào)，在場(chǎng)信號(hào)周期中進(jìn)行運(yùn)算，將 運(yùn)算得到的目標(biāo)信號(hào)特征分量實(shí)時(shí)輸入至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器即第一、二存儲(chǔ)器，以便于主控制模 塊解算出目標(biāo)位置并輸出目標(biāo)坐標(biāo)。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下裝置上電后，進(jìn)行初始化，同時(shí)第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(FPGA)載入設(shè)于外 部的在程序存儲(chǔ)器(本實(shí)施例采用EPC2L120)中預(yù)先編制好的程序，并按程序要求配置好 FPGA內(nèi)部邏輯。兩個(gè)高分辨率的面陣CCD攝像機(jī)捕獲到目標(biāo)后，將視頻圖像數(shù)據(jù)分別輸入給視頻 圖像前置處理模塊，該模塊中的第一、二路視頻前置處理器先將視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處 理，消除串?dāng)_噪音，然后再輸出給第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬視頻圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為12位數(shù) 字信號(hào)，并行輸出給主控制模塊中的第一、二 FPGA。第一、二 FPGA中的邏輯運(yùn)算模塊根據(jù)接收到的數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)，以視頻分離器 產(chǎn)生的行、場(chǎng)信號(hào)為同步(本實(shí)施例采用EL4581)計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的空間位置，由判斷與決 策模塊統(tǒng)計(jì)被測(cè)目標(biāo)的灰度和形狀等特征信息，分別將空間位置和特征信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)暫 存單元即第一、二存儲(chǔ)器中。[0031]判斷與決策模塊將兩路視頻中被測(cè)目標(biāo)的灰度分布、形態(tài)等信息分別與前幾場(chǎng)暫 存數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而甄別出與被測(cè)目標(biāo)最匹配的一路視頻圖像數(shù)據(jù)，將此路視頻圖像數(shù) 據(jù)作為真實(shí)有效的被測(cè)目標(biāo)記錄下來(lái)。由第一、二 FPGA分別通過(guò)時(shí)鐘計(jì)數(shù)、行計(jì)數(shù)的方法，在后級(jí)裝置的監(jiān)視器指定的 位置生成有關(guān)被測(cè)目標(biāo)空間位置信息的字符，這一路字符信號(hào)在視頻信號(hào)輸出模塊的視頻 合成電路中與原始視頻圖像數(shù)據(jù)疊加，再輸入到D/A變換器，經(jīng)運(yùn)算放大器AD811進(jìn)行信號(hào) 放大，以增加負(fù)載能力，最后輸出給后級(jí)監(jiān)視器系統(tǒng)以實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)狀態(tài)。本實(shí)用新型在主控制模塊中設(shè)計(jì)了完整的自我檢測(cè)功能，能夠在使用之前方便快捷的檢測(cè)整個(gè)裝置的各項(xiàng)功能是否正常。
權(quán)利要求一種雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于包括主控制模塊、視頻圖像信號(hào)處理模塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號(hào)處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理后接至主控制模塊；主控制模塊對(duì)第一、二A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)融合，將融合后的結(jié)果在主控制模塊的控制下經(jīng)視頻輸出模塊輸出至后級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置。
2.按權(quán)利要求1所述的雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述主控制模塊包括邏 輯運(yùn)算模塊和判斷與決策模塊，其中邏輯運(yùn)算模塊具有第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件和第 一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，判斷與決策模塊通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線分別與第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件 進(jìn)行通訊連接，邏輯運(yùn)算模塊的控制信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至第一、二現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件； 邏輯運(yùn)算模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線將目標(biāo)的特征信息傳輸給第一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；判斷與決策模塊 通過(guò)數(shù)據(jù)線提取第一、二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的目標(biāo)特征信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、特征判斷后在第一、二 現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件和判斷與決策模塊的控制下送至視頻輸出模塊。
3.按權(quán)利要求2所述的雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述第一、二路視頻前置處理器具有第一、二路視頻前置處理器、第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換以及第一、二數(shù)字濾波器，分別接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)，第一、二路視頻前置 處理器的輸出端分別經(jīng)第一、二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)第一、二數(shù)字濾波器濾波后輸出至 主控制模塊。
4.按權(quán)利要求2所述的雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述視頻輸出模塊具有 視頻合成電路、D/A變換器及運(yùn)算放大器，其中視頻合成電路接收主控制模塊中第一、二現(xiàn) 場(chǎng)可編程邏輯器件產(chǎn)生的視頻信號(hào)和判斷與決策模塊將第一、二路視頻輸入信號(hào)進(jìn)行融合 后的信號(hào)，進(jìn)行疊加后經(jīng)D/A變換器輸出至運(yùn)算放大器，再由運(yùn)算放大器輸出給后級(jí)數(shù)據(jù) 采集裝置。
5.按權(quán)利要求1所述的雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述第一、二路視頻輸入 圖像數(shù)據(jù)采用面陣CCD攝像機(jī)拍攝得到。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙路光標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，包括主控制模塊、視頻圖像信號(hào)處理模塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號(hào)處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理后接至主控制模塊；主控制模塊對(duì)第一、二A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)融合，將融合后的結(jié)果在主控制模塊的控制下經(jīng)視頻輸出模塊輸出至后級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置。本實(shí)用新型采用雙路視頻圖像數(shù)據(jù)做為信號(hào)輸入，對(duì)雙路視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征信息的判斷與決策，能夠得到穩(wěn)定、正確的信號(hào)，可以應(yīng)用于各種對(duì)光學(xué)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)坐標(biāo)測(cè)量與定位的視頻系統(tǒng)中，有效地解決了對(duì)光學(xué)目標(biāo)在復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時(shí)測(cè)量及處理問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01B11/00GK201555584SQ200920287609
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者宮俊玲, 朱丹, 栗霄峰, 王旭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所