光電經(jīng)緯儀多目標(biāo)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電測(cè)控領(lǐng)域，具體涉及一種光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光電經(jīng)煒儀是靶場(chǎng)主要光測(cè)設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、火箭及航天器等目標(biāo)的 外彈道軌跡參數(shù)測(cè)量等任務(wù)，為各種飛行器的研制、定型以及毀傷效果評(píng)估提供重要的測(cè) 量數(shù)據(jù)。
[0003] 傳統(tǒng)的光電經(jīng)煒儀主要對(duì)單目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，其在自動(dòng)跟蹤模式時(shí)，通常有兩 個(gè)階段，階段一是目標(biāo)捕獲階段，通常在某一等待點(diǎn)等待目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)，在圖像自動(dòng)跟蹤窗 口，可以看到一個(gè)在圖像中心疊加了十字絲和捕獲窗口的畫(huà)面，當(dāng)目標(biāo)從視場(chǎng)中劃過(guò)，經(jīng)煒 儀通過(guò)對(duì)連續(xù)幀圖像的處理提取出目標(biāo)；階段二是目標(biāo)跟蹤階段，圖像處理器將目標(biāo)位置 相對(duì)于圖像中心的偏移量（即脫靶量）發(fā)送給隨動(dòng)系統(tǒng)，隨動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)，使經(jīng)煒儀 的光軸指向目標(biāo)，從而使經(jīng)煒儀完成對(duì)目標(biāo)的閉環(huán)自動(dòng)跟蹤過(guò)程。理想情況下，被測(cè)目標(biāo)應(yīng) 位于光軸上，即視場(chǎng)中心點(diǎn)。這種跟蹤方法對(duì)于如火箭、航天器等單目標(biāo)的跟蹤測(cè)量比較適 用，其應(yīng)用范圍較窄，跟蹤數(shù)量不大于三個(gè)。對(duì)于目標(biāo)數(shù)量較多的跟蹤問(wèn)題，如連發(fā)、齊發(fā)多 目標(biāo)或集群目標(biāo)而言，此類目標(biāo)所占空域更廣，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更為復(fù)雜。傳統(tǒng)方法跟蹤數(shù)量較 少，缺陷明顯，并且由于經(jīng)煒儀傳統(tǒng)跟蹤方式僅跟蹤第一個(gè)被捕獲的目標(biāo)，因此，無(wú)法有效 利用視場(chǎng)一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)跟蹤測(cè)量目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有跟蹤方法只適用于對(duì)單目標(biāo)的跟蹤，進(jìn)而無(wú)法有效利用視場(chǎng)對(duì) 連發(fā)、齊發(fā)多目標(biāo)或集群目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量等問(wèn)題，提供一種光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法。
[0005] 光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] 步驟一、光電經(jīng)煒儀捕獲跟蹤目標(biāo)，將捕獲到的目標(biāo)鎖定在圖像的中心零點(diǎn)區(qū)域， 并將捕獲到的目標(biāo)的作為主目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，跟蹤平穩(wěn)后，根據(jù)所述主目標(biāo)的飛行方向，選取 新的零點(diǎn)位置，所述新的零點(diǎn)位置的信息發(fā)送至圖像處理器；
[0007] 步驟二、所述圖像處理器根據(jù)接收新的零點(diǎn)位置計(jì)算目標(biāo)的脫靶量，并將目標(biāo)的 脫靶量發(fā)送至隨動(dòng)系統(tǒng)；
[0008] 步驟三、所述隨動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)接收的脫靶量信息，光電經(jīng)煒儀動(dòng)態(tài)調(diào)整所述新的零 點(diǎn)視場(chǎng)，使后續(xù)目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)，并對(duì)后續(xù)目標(biāo)進(jìn)行編號(hào)；
[0009] 步驟四、根據(jù)編號(hào)的目標(biāo)特性，進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)光電經(jīng)煒儀視場(chǎng)對(duì)多目 標(biāo)的覆蓋。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的多目標(biāo)跟蹤方法，能夠根據(jù)視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)數(shù)量實(shí) 時(shí)切換零點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)內(nèi)覆蓋更多目標(biāo)數(shù)量，完成多目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量的目的。本發(fā)明 能夠根據(jù)跟蹤過(guò)程中的目標(biāo)特性，實(shí)時(shí)切換主從目標(biāo)，更好、更準(zhǔn)確的完成多目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤 測(cè)量的目的。本發(fā)明中提到的目標(biāo)特性包括目標(biāo)的大小變化、亮暗變化。
[0011] 本發(fā)明不僅使光電經(jīng)煒儀能夠完成傳統(tǒng)但目標(biāo)的測(cè)量任務(wù)，而且解決了光電經(jīng)煒 儀無(wú)法有效地測(cè)量連發(fā)、齊發(fā)多目標(biāo)或集群目標(biāo)的問(wèn)題，提高了多目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量能力，為 測(cè)量多目標(biāo)彈道、評(píng)價(jià)多目標(biāo)毀傷效果等提供了有力的依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀目標(biāo)跟蹤框圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法中光電經(jīng)煒儀目標(biāo)跟蹤方式示 意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法中根據(jù)目標(biāo)飛行方向調(diào)整跟蹤 零點(diǎn)的跟蹤圖像示意圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法中根據(jù)視場(chǎng)中目標(biāo)分布調(diào)整跟 蹤零點(diǎn)的跟蹤圖像不意圖；
[0016] 圖5為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法中1#目標(biāo)丟失、次第切換2#為 主跟蹤目標(biāo)的圖像示意圖；
[0017] 圖6為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法中主跟蹤目標(biāo)切換后、調(diào)整跟蹤 零點(diǎn)的跟蹤圖像示意圖；
[0018] 圖7為本發(fā)明所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法中切換主跟蹤目標(biāo)的跟蹤圖像 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0019] 一、結(jié)合圖1至圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法， 該方法具體由以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0020] 在經(jīng)煒儀穩(wěn)定將第一個(gè)捕獲的目標(biāo)鎖定在圖像中心0后，根據(jù)目標(biāo)飛行方向，在 目標(biāo)飛行方向前方，選取一個(gè)新的零點(diǎn)CV，使第一個(gè)捕獲的目標(biāo)偏離圖像中心，鎖定在新 零點(diǎn)的位置，以便于經(jīng)煒儀覆蓋并提取更多的被測(cè)目標(biāo)；
[0021] 跟蹤過(guò)程中，可根據(jù)目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)中的角度以及目標(biāo)在圖像中所處的位置，實(shí)時(shí) 更新零點(diǎn)CV的位置，也可以根據(jù)需要切換主跟蹤目標(biāo)，若主跟蹤目標(biāo)消失，可次第切換后 續(xù)已提取的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并將其鎖定在新的零點(diǎn)(V。
[0022] -、跟蹤零點(diǎn)動(dòng)態(tài)切換
[0023] 光電經(jīng)煒儀在捕獲到第一個(gè)目標(biāo)后，傳統(tǒng)的工作方式是，通過(guò)閉環(huán)控制使捕獲到 的目標(biāo)位于光軸附近，即捕獲到的第一個(gè)目標(biāo)在圖像的中心區(qū)域。結(jié)合圖2,目標(biāo)被鎖定在 零點(diǎn)〇 (? M附近，假設(shè)提取目標(biāo)坐標(biāo)為（X1, Y1)，目標(biāo)脫靶量A 1 ( Δ Χι，Δ yi)如下式所示：
[0025] 待第一個(gè)目標(biāo)（主目標(biāo)）跟蹤平穩(wěn)后，根據(jù)集群或連發(fā)目標(biāo)的飛行方向，通過(guò)觸摸 屏或外部命令在圖像中目標(biāo)飛行方向前方合適的位置（非中心點(diǎn)0)選取新的零點(diǎn)0'，以 便將集群或連發(fā)的大部分目標(biāo)置于視場(chǎng)中，根據(jù)新的零點(diǎn)CV計(jì)算目標(biāo)脫靶量，驅(qū)動(dòng)經(jīng)煒儀 使目標(biāo)鎖定在(V。
[0026] 結(jié)合圖3,目標(biāo)由左下角進(jìn)入視場(chǎng)，待主目標(biāo)1#跟蹤平穩(wěn)后，在目標(biāo)飛行方向前 方選取新的零點(diǎn)CV (X/，y/ )，主目標(biāo)1#相對(duì)于新零點(diǎn)CV (X/，y</ )的脫靶量 Λ1' (Δχ/，Ay1')如下式所示。
[0028] 將新的1#目標(biāo)脫靶量△ 1'發(fā)送給隨動(dòng)控制系統(tǒng)，隨動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)脫靶量形成 閉合回路，通過(guò)控制方位和俯仰力矩電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)煒儀鎖定1#目標(biāo)在CV位置。假 設(shè)經(jīng)煒儀測(cè)量的是連發(fā)多目標(biāo)，由于第一個(gè)目標(biāo)穩(wěn)定跟蹤于新選取的零點(diǎn)CV，后續(xù)目標(biāo)陸 續(xù)進(jìn)入視場(chǎng)，排列在主目標(biāo)的后方，對(duì)圖像中1#目標(biāo)飛行的后方區(qū)域進(jìn)行目標(biāo)提取，即僅 對(duì)1#目標(biāo)左側(cè)部分的圖像進(jìn)行計(jì)算，提取后續(xù)進(jìn)入視場(chǎng)中的目標(biāo)，并依次對(duì)進(jìn)入視場(chǎng)內(nèi)的 目標(biāo)進(jìn)行編號(hào)，如圖3中的2#目標(biāo)、3#目標(biāo)。如果新選取的零點(diǎn)仍然不利于覆蓋多目標(biāo)，可 以在跟蹤過(guò)程中，實(shí)時(shí)更新的跟蹤零點(diǎn)，結(jié)合圖4,通過(guò)零點(diǎn)的動(dòng)態(tài)切換實(shí)現(xiàn)光電經(jīng)煒儀視 場(chǎng)對(duì)多目標(biāo)的有效覆蓋。
[0029] 二、主跟蹤目標(biāo)切換；
[0030] 在跟蹤過(guò)程中，若1#目標(biāo)的目標(biāo)特性減弱，無(wú)法正常提取、跟蹤，按編號(hào)順序，后 續(xù)目標(biāo)替補(bǔ)主目標(biāo)，跟蹤零點(diǎn)保持在原有偏心零點(diǎn)，經(jīng)煒儀次序跟蹤后續(xù)目標(biāo)在原有偏心 零點(diǎn)位置，結(jié)合圖5,即將2#目標(biāo)鎖定在偏心零點(diǎn)(V，此時(shí)，3#目標(biāo)丟失，可結(jié)合跟蹤零點(diǎn) 動(dòng)態(tài)切換功能，將3#目標(biāo)重新拉入視場(chǎng)，結(jié)合圖6,以便于多目標(biāo)測(cè)量。
[0031] 跟蹤過(guò)程中，若主跟蹤目標(biāo)并不是關(guān)注的目標(biāo)，如圖3所示，主跟蹤目標(biāo)為1#目 標(biāo)，目標(biāo)坐標(biāo)為（Xl，yi)，如果此時(shí)關(guān)注的目標(biāo)為3#，目標(biāo)坐標(biāo)為（x3，y 3)，通過(guò)外部命令使圖 像處理器工作在跟蹤目標(biāo)切換模式，在觸摸屏直接點(diǎn)擊3#目標(biāo)，或通過(guò)外部命令選擇主跟 蹤3#目標(biāo)，在跟蹤零點(diǎn)不變的情況下，使圖像處理器輸出脫靶量Δ3(Δχ 3, Ay3)。
[0033] 隨動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)3#目標(biāo)的脫靶量形成閉環(huán)跟蹤，即可實(shí)現(xiàn)主跟蹤目標(biāo)的切換， 切換結(jié)果結(jié)合圖7。
[0034] 本實(shí)施方式中，在光電經(jīng)煒儀工作過(guò)程中，跟蹤零點(diǎn)切換與主跟蹤目標(biāo)切換兩部 分功能可以根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合使用，以達(dá)到對(duì)集群、連發(fā)或齊發(fā)多目標(biāo)的有效覆蓋和測(cè)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法，其特征是，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一、光電經(jīng)煒儀捕獲跟蹤目標(biāo)，將捕獲到的目標(biāo)鎖定在圖像的中心零點(diǎn)區(qū)域，并將 捕獲到的目標(biāo)的作為主目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，跟蹤平穩(wěn)后，根據(jù)所述主目標(biāo)的飛行方向，選取新的 零點(diǎn)位置，所述新的零點(diǎn)位置的信息發(fā)送至圖像處理器； 步驟二、所述圖像處理器根據(jù)接收新的零點(diǎn)位置計(jì)算目標(biāo)的脫靶量，并將目標(biāo)的脫靶 量發(fā)送至隨動(dòng)系統(tǒng)； 步驟三、所述隨動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)接收的脫靶量信息，光電經(jīng)煒儀動(dòng)態(tài)調(diào)整所述新的零點(diǎn)視 場(chǎng)，使后續(xù)目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)，并對(duì)后續(xù)目標(biāo)進(jìn)行編號(hào)； 步驟四、根據(jù)編號(hào)的目標(biāo)特性，進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)光電經(jīng)煒儀視場(chǎng)對(duì)多目標(biāo)的 覆蓋。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于在，步驟一中，主目 標(biāo)鎖定在零點(diǎn)位置，如果主目標(biāo)特性減弱，無(wú)法正常提取，則對(duì)其它目標(biāo)按順序編號(hào)，并按 編號(hào)的順序，將后續(xù)目標(biāo)替補(bǔ)主目標(biāo)，經(jīng)煒儀次序跟蹤后續(xù)目標(biāo)在新的零點(diǎn)位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述目標(biāo)特性包 括目標(biāo)大小及目標(biāo)亮度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電經(jīng)煒儀多目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，根據(jù)目標(biāo)進(jìn)入視 場(chǎng)中的角度以及目標(biāo)在圖像中的位置，動(dòng)態(tài)調(diào)整零點(diǎn)位置。
【專利摘要】光電經(jīng)緯儀多目標(biāo)跟蹤方法，涉及光電測(cè)控領(lǐng)域，解決現(xiàn)有跟蹤方法只適用于對(duì)單目標(biāo)的跟蹤，進(jìn)而無(wú)法有效利用視場(chǎng)對(duì)連發(fā)、齊發(fā)多目標(biāo)或集群目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量等問(wèn)題，在經(jīng)緯儀穩(wěn)定將第一個(gè)捕獲的目標(biāo)鎖定在圖像中心后，在目標(biāo)飛行方向前方，選取新的零點(diǎn)，使第一個(gè)捕獲的目標(biāo)偏離圖像中心，鎖定在新零點(diǎn)的位置；跟蹤過(guò)程中，根據(jù)目標(biāo)進(jìn)入視場(chǎng)中的角度以及目標(biāo)在圖像中所處的位置，實(shí)時(shí)更新零點(diǎn)的位置，也可以根據(jù)需要切換主跟蹤目標(biāo)，若主跟蹤目標(biāo)消失，可次第切換后續(xù)已提取的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并將其鎖定在新的零點(diǎn)。本發(fā)明提高了多目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量能力，為測(cè)量多目標(biāo)彈道、評(píng)價(jià)多目標(biāo)毀傷效果等提供了有力的依據(jù)。
【IPC分類】G01C1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105300345
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510760697
【發(fā)明人】穆治亞, 何昕, 魏仲慧, 張磊, 何丁龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日