一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，該方法搭建一個(gè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)監(jiān)視同時(shí)對(duì)航拍數(shù)據(jù)分類標(biāo)記，從而飛行任務(wù)完成后可快速完成興趣圖片的檢索、瀏覽及后處理，包括拼接與目標(biāo)定位。它將飛行時(shí)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程和飛行后的數(shù)據(jù)處理過(guò)程通過(guò)興趣標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)起來(lái)，極大地便利了航拍數(shù)據(jù)的快速檢索，同時(shí)，通過(guò)原始高分辨率圖片和尺寸壓縮圖片的互通策略，即保證了數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)處理的快速性，又保留了高分辨率細(xì)節(jié)信息的偵察應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于情報(bào)、監(jiān)視與偵察領(lǐng)域，涉及一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。該系統(tǒng)在實(shí)時(shí)監(jiān)視同時(shí)對(duì)航拍數(shù)據(jù)分類標(biāo)記，從而飛行任務(wù)完成后可快速完成興趣圖片的檢索、瀏覽及后處理，包括拼接與目標(biāo)定位。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭(zhēng)和反恐維穩(wěn)中，情報(bào)、監(jiān)視與偵察(ISR)系統(tǒng)發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，它涵蓋空間偵察系統(tǒng)、新型無(wú)人偵察機(jī)、遠(yuǎn)程預(yù)警機(jī)系統(tǒng)和防空反導(dǎo)一體化系統(tǒng)等四個(gè)方面。無(wú)人偵察機(jī)相比較衛(wèi)星偵察系統(tǒng)具備更高的靈活性和機(jī)動(dòng)性，并且可實(shí)現(xiàn)更高分辨率對(duì)地觀測(cè)，受到了廣泛關(guān)注。對(duì)無(wú)人偵察機(jī)拍攝數(shù)據(jù)的快速處理直接決定了獲取信息的有效價(jià)值，充分發(fā)揮了無(wú)人機(jī)偵察的快速響應(yīng)優(yōu)勢(shì)，已成為態(tài)勢(shì)感知、快速?zèng)Q策的迫切需求。
[0003]目前，無(wú)人機(jī)偵察數(shù)據(jù)的快速處理多停留在機(jī)載大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、地面服務(wù)器集群并行處理的軟硬件實(shí)現(xiàn)等方面，特別是對(duì)高分辨率大幅寬的航拍數(shù)據(jù)，高性能工作站往往成為快速數(shù)據(jù)處理的必需。即便擁有高性能的服務(wù)器集群，單從機(jī)載存儲(chǔ)器中讀取海量數(shù)據(jù)也是非常耗時(shí)的工作，由于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)過(guò)程互不相干，完全隔離的處理模式不利于數(shù)據(jù)的快速檢索，要耗費(fèi)大量時(shí)間；但將數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理均放在飛行任務(wù)執(zhí)行時(shí)，又大大增加了機(jī)載數(shù)據(jù)快速處理的硬件實(shí)現(xiàn)難度，對(duì)于無(wú)人機(jī)嚴(yán)格的功耗要求都提出了極大的挑戰(zhàn)。這些均成為制約無(wú)人機(jī)偵察系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、快速響應(yīng)能力的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，將飛行時(shí)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程和飛行后的數(shù)據(jù)處理過(guò)程通過(guò)興趣標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)起來(lái)，極大地便利了航拍數(shù)據(jù)的快速檢索，同時(shí)通過(guò)原始高分辨率圖片和尺寸壓縮圖片的互通策略，既保證了數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)處理的快速性，又保留了高分辨率細(xì)節(jié)信息的偵察應(yīng)用價(jià)值。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)載平臺(tái)和地面基站；機(jī)載平臺(tái)包括搭載云臺(tái)、機(jī)載主控、光學(xué)遙感器、數(shù)傳電臺(tái)、大容量存儲(chǔ)器和圖傳電臺(tái)；地面基站包括數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)和地面工作站；光學(xué)遙感器安裝在搭載云臺(tái)上，機(jī)載主控控制搭載云臺(tái)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)待監(jiān)測(cè)區(qū)域，光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)拍攝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖傳電臺(tái)傳送至地面基站；同時(shí)機(jī)載主控根據(jù)預(yù)設(shè)幀頻控制光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行高分辨率航拍圖片采集，采集得到的圖片存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器內(nèi)；機(jī)載主控將航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置信息、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)下傳至地面基站；地面基站通過(guò)圖傳電臺(tái)接收視頻數(shù)據(jù)并送至地面工作站，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并送至地面工作站；所述的地面工作站包括視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊、快速瀏覽與拼接模塊和快速目標(biāo)定位模塊；
[0006]視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊接收視頻數(shù)據(jù)并顯示，同時(shí)視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并寫入標(biāo)識(shí)文件；在標(biāo)識(shí)文件中選取興趣視頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)圖號(hào)并進(jìn)行標(biāo)記；
[0007]快速瀏覽與拼接模塊按照標(biāo)識(shí)文件中標(biāo)記的儲(chǔ)存圖號(hào)在大容量存儲(chǔ)器中檢索出興趣圖片，將檢索出的興趣圖片按照預(yù)設(shè)模式進(jìn)行拼接；所述的預(yù)設(shè)模式包括巡航模式和全景模式，其中巡航模式指飛行器以一定的速度向前飛行執(zhí)行監(jiān)視，全景模式指飛行器定點(diǎn)懸停執(zhí)行監(jiān)視；
[0008]快速目標(biāo)定位模塊在拼接好的圖片中選取興趣目標(biāo)點(diǎn)，在拼接好的圖片和待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖中選取若干同名點(diǎn)，計(jì)算獲得拼接好的圖片到待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖的映射模型，根據(jù)映射模型獲得興趣目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。
[0009]一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，步驟如下:
[0010]I)機(jī)載主控控制搭載云臺(tái)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)待監(jiān)測(cè)區(qū)域；
[0011]2)光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)拍攝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖傳電臺(tái)傳送至地面基站；機(jī)載主控根據(jù)預(yù)設(shè)幀頻控制光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行高分辨率航拍圖片采集，采集得到的圖片存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器內(nèi)；同時(shí)機(jī)載主控將航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置信息、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)下傳至地面基站；
[0012]3)地面基站通過(guò)圖傳電臺(tái)接收視頻數(shù)據(jù)并送至地面工作站，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并送至地面工作站；
[0013]4)地面工作站接收視頻數(shù)據(jù)并顯示，同時(shí)地面工作站還接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并寫入標(biāo)識(shí)文件；在標(biāo)識(shí)文件中選取興趣視頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)圖號(hào)并進(jìn)行標(biāo)記；
[0014]5)按照標(biāo)識(shí)文件中標(biāo)記的儲(chǔ)存圖號(hào)在大容量存儲(chǔ)器中檢索出興趣圖片，將檢索出的興趣圖片按照預(yù)設(shè)模式進(jìn)行拼接；所述的預(yù)設(shè)模式包括巡航模式和全景模式，其中巡航模式是指飛行器以一定的速度向前飛行執(zhí)行監(jiān)視，全景模式是指飛行器定點(diǎn)懸停執(zhí)行監(jiān)視；
[0015]6)在拼接好的圖片中選取興趣目標(biāo)點(diǎn)，在拼接好的圖片和待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖中選取若干同名點(diǎn)，計(jì)算獲得拼接好的圖片到待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖的映射模型，根據(jù)映射模型獲得興趣目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0017](I)本發(fā)明在執(zhí)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，采用了興趣標(biāo)識(shí)策略，自動(dòng)生成標(biāo)識(shí)文件，對(duì)航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)進(jìn)行分類，從而在完成飛行任務(wù)之后，從存儲(chǔ)硬盤中可以迅速檢索到用戶所關(guān)心的航拍影像數(shù)據(jù)，節(jié)省了在海量圖像數(shù)據(jù)中進(jìn)行興趣檢索的工作量，更有利于實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和決策；
[0018](2)本發(fā)明在執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)，不僅獲得下傳的視頻數(shù)據(jù)，還以標(biāo)識(shí)文件的形式對(duì)興趣區(qū)域進(jìn)行記錄，而且標(biāo)識(shí)文件的生成僅在地面站中進(jìn)行，并不會(huì)上傳干預(yù)機(jī)載設(shè)備的工作，比在機(jī)載處理器中生成標(biāo)識(shí)文件更安全可靠，還少了通信延遲帶來(lái)的誤差；[0019](3)本發(fā)明為了滿足快速響應(yīng)的要求，將原始航拍圖片先經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)某叽鐗嚎s，再進(jìn)行復(fù)雜的圖像處理操作，如航拍圖片拼接、全景拼接等，但為了盡可能利用原始圖片的高分辨率，這里采用了一種尺寸壓縮圖片和原始圖片互通的策略，在粗糙的壓縮圖片處理結(jié)果中可以迅速檢索到任意一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的原始圖片數(shù)據(jù)，從而完成高分辨率的圖像處理任務(wù)，如高分辨率原始圖片的目標(biāo)點(diǎn)定位。這種互通策略，可以兼顧圖像的快速處理和高分辨率獲取，在提升數(shù)據(jù)處理速度的同時(shí)，保有了高分辨率原始數(shù)據(jù)的處理價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊工作流程圖；
[0022]圖3為標(biāo)識(shí)文件記錄單元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明快速瀏覽與拼接模塊工作流程圖；
[0024]圖5為本發(fā)明快速目標(biāo)定位模塊工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0026]本發(fā)明提出了一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成如圖1所示為本發(fā)明一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。系統(tǒng)分成機(jī)載平臺(tái)和地面基站兩部分，機(jī)載平臺(tái)除了常規(guī)的供電模塊、電源管理模塊、飛行導(dǎo)航相關(guān)模塊外，與任務(wù)載荷相關(guān)的模塊包括:搭載云臺(tái)、機(jī)載主控、光學(xué)遙感器、數(shù)傳電臺(tái)、大容量存儲(chǔ)器和圖傳電臺(tái)；地面基站與任務(wù)載荷相關(guān)的模塊包括:兩個(gè)電臺(tái)分別對(duì)應(yīng)機(jī)載平臺(tái)上的電臺(tái)；地面工作站是一個(gè)綜合處理平臺(tái)，下傳的視頻、拍攝時(shí)的位置與姿態(tài)信息、飛行任務(wù)結(jié)束后的航拍圖片均在此平臺(tái)上進(jìn)行處理。
[0027]光學(xué)遙感器安裝在搭載云臺(tái)上，機(jī)載主控控制搭載云臺(tái)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)待監(jiān)測(cè)區(qū)域，光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)拍攝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖傳電臺(tái)傳送至地面基站；同時(shí)機(jī)載主控根據(jù)預(yù)設(shè)幀頻控制光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行高分辨率航拍圖片采集，采集得到的圖片存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器內(nèi)；機(jī)載主控將航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置信息、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)下傳至地面基站；地面基站通過(guò)圖傳電臺(tái)接收視頻數(shù)據(jù)并送至地面工作站，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并送至地面工作站。
[0028]為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)視的快速響應(yīng)，根據(jù)信息處理實(shí)時(shí)性及任務(wù)目的需求，此平臺(tái)上有三個(gè)模塊:視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊、快速瀏覽與拼接模塊、快速目標(biāo)定位模塊。
[0029](一)、視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊
[0030]視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊是與飛機(jī)飛行同步的實(shí)時(shí)處理模塊，實(shí)時(shí)顯示遙感器拍攝的視頻并記錄標(biāo)識(shí)，圖2為視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊工作流程示意圖。紅框內(nèi)灰色區(qū)域?yàn)槟K人工交互界面布局示意圖。這里支持兩種監(jiān)視模式，巡航模式和全景模式，前者是指飛行器以一定的速度向前飛行執(zhí)行監(jiān)視，后者指飛行器如飛艇或直升機(jī)定點(diǎn)懸停執(zhí)行監(jiān)視?？梢愿鶕?jù)實(shí)際任務(wù)情況，選擇單一監(jiān)視模式，或混合模式。[0031]從圖傳電臺(tái)輸出的模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)圖像采集卡變成數(shù)字信號(hào)，調(diào)用采集卡開發(fā)包的函數(shù)可以方便的將視頻圖像顯示在界面的視頻顯示窗口。從數(shù)傳電臺(tái)得到的位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)經(jīng)串口讀入，將實(shí)時(shí)更新拍攝示意圖窗口、視角覆蓋窗口、地圖顯示窗口，以及標(biāo)識(shí)文件寫入單元。拍攝示意圖窗口實(shí)時(shí)反映了在三維空間下的拍攝角度。視角覆蓋窗口是特別針對(duì)全景監(jiān)視模式定義的，反映了定點(diǎn)拍攝時(shí)在空間360度全視角范圍內(nèi)拍攝角度的覆蓋情況。它會(huì)顯示此定點(diǎn)拍攝圖片是否足以覆蓋全視場(chǎng)角，完成全景圖的拼接，如果不滿足，哪些視角區(qū)域還有空缺，可以人為控制搭載云臺(tái)對(duì)此視角區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)拍。地圖顯示窗口將更新當(dāng)前位置在地圖上的顯示。標(biāo)記文件寫入單元記錄實(shí)時(shí)下傳的位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)、航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)和興趣模式標(biāo)識(shí)。機(jī)載主控在拍攝并存儲(chǔ)每幀圖片時(shí)就把該圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)和GPS位置、POS姿態(tài)數(shù)據(jù)打包為一個(gè)單元通過(guò)電臺(tái)下傳并寫入標(biāo)識(shí)文件，即使無(wú)線鏈路由于某種不明原因中斷，也不會(huì)出現(xiàn)GPS、POS和圖片對(duì)不上的情況。圖3所示為標(biāo)識(shí)文件記錄單元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]記錄單元由左至右依次為:A為興趣標(biāo)識(shí)位，占I個(gè)bit，若為興趣關(guān)注圖片標(biāo)記為I，否則標(biāo)記為O ;B為監(jiān)視模式標(biāo)記位，占I個(gè)bit，若為全景監(jiān)視模式時(shí)標(biāo)記為I，若為巡航監(jiān)視模式時(shí)標(biāo)記為O ;C為興趣標(biāo)識(shí)模式位，可自定義16種興趣模式，例如行人、車輛、房屋、道路等等；D SGPS位置信息位，分別記錄了此幀圖片拍攝位置的經(jīng)緯度信息；E SPOS姿態(tài)信息位，分別記錄了拍攝時(shí)三個(gè)方向的角度信息；F為航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)。
[0033]當(dāng)用戶在視頻顯示窗口觀察到興趣區(qū)時(shí)，打開興趣標(biāo)識(shí)后，標(biāo)識(shí)文件寫入的記錄單元的A全部置1，當(dāng)關(guān)閉興趣標(biāo)識(shí)后，此刻之后記錄單元的A全部置O。當(dāng)打開興趣標(biāo)識(shí)后，會(huì)自動(dòng)彈出興趣標(biāo)識(shí)模式的選擇窗口，可以選擇一個(gè)或多個(gè)感興趣模式，此刻之后，記錄單元的C隨之更新。當(dāng)完成整個(gè)飛行任務(wù)時(shí)，完成寫入，自動(dòng)生成標(biāo)識(shí)文件。
[0034](二 )、快速瀏覽與拼接模塊
[0035]快速瀏覽與拼接模塊是完成飛行任務(wù)后即拿到所有拍攝航拍圖片后執(zhí)行快速瀏覽和拼接的模塊，圖4為快速瀏覽與拼接模塊工作流程示意圖。紅框內(nèi)灰色區(qū)域?yàn)槟K人工交互界面布局示意圖。這里支持兩種監(jiān)視模式下的圖像瀏覽與拼接，分別生成巡航拼接圖片類和全景拼接圖片類。類里面除了拼接圖片外，還包括了生成拼接圖的原圖在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)，尺寸壓縮比，拼接過(guò)程中間處理結(jié)果如計(jì)算得到的原圖之間相對(duì)位置關(guān)系，各原圖四個(gè)角點(diǎn)在拼接圖上的位置。
[0036]完成飛行任務(wù)后，讀入標(biāo)識(shí)文件，根據(jù)記錄單元標(biāo)識(shí)位A和B，由它們的時(shí)空連續(xù)性，將所有的航拍圖片按時(shí)間順序分成若干處理群，例如巡航拼接處理群和全景拼接處理群，并將其列在興趣標(biāo)記處理群列表中。同時(shí)將每個(gè)群所在的地理位置顯示在地圖上，用戶可以手動(dòng)在列表中或地圖上選擇待處理的群。根據(jù)記錄單元標(biāo)識(shí)位F可以從硬盤中檢索到拍攝的原始圖片，并開辟足夠的內(nèi)存空間。為了滿足快速響應(yīng)的要求，原始的高分辨率圖片按一定的尺寸比例進(jìn)行縮小，再進(jìn)行拼接處理。快速瀏覽實(shí)現(xiàn)縮小圖片的縮略圖顯示，并支持對(duì)應(yīng)原始圖片的顯示。
[0037]拼接過(guò)程采用成熟的航拍圖片拼接方法和全景圖拼接方法分別生成巡航拼接圖片類文件和全景拼接圖片類文件。由于各圖片間的相互位置關(guān)系是拼接的中間過(guò)程，各圖片四個(gè)角點(diǎn)在拼接圖中的位置也可以求解得到，從而可以確定都是哪些圖片確定了拼接圖中某個(gè)像素。用戶選擇拼接圖片上任意一點(diǎn)，都會(huì)顯示生成該點(diǎn)的所有相關(guān)圖片，對(duì)某個(gè)關(guān)心的圖片，可以切換到未縮小的原始圖片，觀察局部細(xì)節(jié)。
[0038](三)、快速目標(biāo)定位模塊
[0039]快速目標(biāo)定位模塊可以對(duì)常規(guī)圖片、拼接后的巡航拼接圖片類文件和全景拼接圖片類文件進(jìn)行目標(biāo)快速定位，圖5為快速目標(biāo)定位模塊工作流程示意圖。紅框內(nèi)灰色區(qū)域?yàn)槟K人工交互界面布局示意圖。整個(gè)定位算法基本思路是:通過(guò)航拍圖片和衛(wèi)星影像地圖的同名點(diǎn)，求解衛(wèi)星影像與航拍圖片間的映射關(guān)系，則航拍圖片上的任意目標(biāo)點(diǎn)均可通過(guò)映射關(guān)系映射到地圖上，得到目標(biāo)所在的地理位置。定位模式選擇窗口提供不同的映射模型，如單應(yīng)陣變換模型、投影變換模型等。
[0040]選擇了定位模式后，可以選擇單張或批量打開待定位的圖片(常規(guī)圖片或巡航拼接圖片類文件或全景拼接圖片類文件)，若批量打開巡航拼接圖片類文件和全景拼接圖片類文件時(shí)，自動(dòng)在地圖上標(biāo)注上所有興趣標(biāo)識(shí)點(diǎn)，并更新興趣標(biāo)識(shí)處理群列表，其過(guò)程如快速瀏覽與拼接模塊。用戶可以在地圖或列表中選擇待定位的單張，若按航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)自動(dòng)檢索不到原始圖片，會(huì)提示用戶手工選擇原始圖片。單張圖片會(huì)在窗口中顯示出來(lái)，無(wú)論是選擇圖片上某點(diǎn)作為同名點(diǎn)還是目標(biāo)點(diǎn)，均可以自動(dòng)切換到包括該點(diǎn)的原始圖片，并在細(xì)節(jié)展示窗口中進(jìn)一步選擇。可以選擇自動(dòng)/半自動(dòng)/手工配準(zhǔn)方式實(shí)現(xiàn)航拍圖片和衛(wèi)星影像的同名點(diǎn)配準(zhǔn)。由于同名點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)都是基于原始大圖數(shù)據(jù)選擇的，充分利用了原始圖片高分辨率的特點(diǎn)，所以定位精度不會(huì)因?yàn)榇蜷_的是經(jīng)過(guò)尺寸縮減的拼接圖片而有所降低。選擇同名點(diǎn)后，就可以解算映射模型，用戶指定目標(biāo)點(diǎn)后，通過(guò)定位解算便得到其真實(shí)地理坐標(biāo)，并標(biāo)記在地圖上。
[0041]本發(fā)明提出了一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，步驟如下:
[0042]I)機(jī)載主控控制搭載云臺(tái)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)待監(jiān)測(cè)區(qū)域。
[0043]2)光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)拍攝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖傳電臺(tái)傳送至地面基站；機(jī)載主控根據(jù)預(yù)設(shè)幀頻控制光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行高分辨率航拍圖片采集，采集得到的圖片存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器內(nèi)；同時(shí)機(jī)載主控將航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置信息、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)下傳至
地面基站。
[0044]3)地面基站通過(guò)圖傳電臺(tái)接收視頻數(shù)據(jù)并送至地面工作站，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并送至地面工作站。
[0045]4)地面工作站接收視頻數(shù)據(jù)并顯示，同時(shí)地面工作站還接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并寫入標(biāo)識(shí)文件；在標(biāo)識(shí)文件中選取興趣視頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)圖號(hào)并進(jìn)行標(biāo)記。
[0046]標(biāo)識(shí)文件記錄單元由左至右依次為:A為興趣標(biāo)識(shí)位，占I個(gè)bit，若為興趣關(guān)注圖片標(biāo)記為I，否則標(biāo)記為O ;B為監(jiān)視模式標(biāo)記位，占I個(gè)bit，若為全景監(jiān)視模式時(shí)標(biāo)記為I，若為巡航監(jiān)視模式時(shí)標(biāo)記為O ;C為興趣標(biāo)識(shí)模式位，可自定義16種興趣模式，例如行人、車輛、房屋、道路等等；D*GPS位置信息位，分別記錄了此幀圖片拍攝位置的經(jīng)緯度信息；E為POS姿態(tài)信息位，分別記錄了拍攝時(shí)三個(gè)方向的角度信息；F為航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)。
[0047]當(dāng)用戶通過(guò)視頻觀察到興趣區(qū)時(shí)，打開興趣標(biāo)識(shí)后，記錄單元的A全部置1，當(dāng)關(guān)閉興趣標(biāo)識(shí)后，此刻之后記錄單元的A全部置O。當(dāng)打開興趣標(biāo)識(shí)后，會(huì)自動(dòng)彈出興趣標(biāo)識(shí)模式的選擇窗口，可以選擇一個(gè)或多個(gè)感興趣模式，此刻之后，記錄單元的C隨之更新。當(dāng)完成整個(gè)飛行任務(wù)時(shí)，完成寫入，自動(dòng)生成標(biāo)識(shí)文件。
[0048]5)按照標(biāo)識(shí)文件中標(biāo)記的儲(chǔ)存圖號(hào)在大容量存儲(chǔ)器中檢索出興趣圖片，將檢索出的興趣圖片按照預(yù)設(shè)模式進(jìn)行拼接；所述的預(yù)設(shè)模式包括巡航模式和全景模式，其中巡航模式是指飛行器以一定的速度向前飛行執(zhí)行監(jiān)視，全景模式是指飛行器定點(diǎn)懸停執(zhí)行監(jiān)視。
[0049]完成飛行任務(wù)后，讀入標(biāo)識(shí)文件，根據(jù)記錄單元標(biāo)識(shí)位A和B，由它們的時(shí)空連續(xù)性，將所有的航拍圖片按時(shí)間順序分成若干處理群，例如巡航拼接處理群和全景拼接處理群。選擇某待處理的群，根據(jù)記錄單元標(biāo)識(shí)位F可以從硬盤中檢索到拍攝的原始圖片，并開辟足夠的內(nèi)存空間。為了滿足快速響應(yīng)的要求，原始的高分辨率圖片按一定的尺寸比例進(jìn)行縮小，再進(jìn)行拼接處理?？焖贋g覽實(shí)現(xiàn)縮小圖片的縮略圖顯示，并支持對(duì)應(yīng)原始圖片的顯
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[0050]拼接過(guò)程采用成熟的航拍圖片拼接方法和全景圖拼接方法分別生成巡航拼接圖片類和全景拼接圖片類文件。用戶選擇拼接圖片上任意一點(diǎn)，都會(huì)顯示生成該點(diǎn)的所有相關(guān)圖片，對(duì)某個(gè)關(guān)心的圖片，可以切換到未縮小的原始圖片，觀察局部細(xì)節(jié)。
[0051]6)在拼接好的圖片中選取興趣目標(biāo)點(diǎn)，在拼接好的圖片和待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖中選取若干同名點(diǎn)，計(jì)算獲得拼接好的圖片到待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖的映射模型，根據(jù)映射模型獲得興趣目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。
[0052]可以選擇單張或批量打開待定位的圖片(常規(guī)圖片或巡航拼接圖片類文件或全景拼接圖片類文件)，單張圖片會(huì)在窗口中顯示出來(lái)，無(wú)論是選擇圖片上某點(diǎn)作為同名點(diǎn)還是目標(biāo)點(diǎn)，均可以自動(dòng)切換到包括該點(diǎn)的原始圖片，并在細(xì)節(jié)展示窗口中進(jìn)一步選擇。由于同名點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)都是基于原始大圖數(shù)據(jù)選擇的，充分利用了原始圖片高分辨率的特點(diǎn)，所以定位精度不會(huì)因?yàn)榇蜷_的是經(jīng)過(guò)尺寸縮減的拼接圖片而有所降低。選擇同名點(diǎn)后，就可以解算映射模型，用戶指定目標(biāo)點(diǎn)后，通過(guò)定位解算便得到其真實(shí)地理坐標(biāo)。
[0053]以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0054]本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)載平臺(tái)和地面基站；機(jī)載平臺(tái)包括搭載云臺(tái)、機(jī)載主控、光學(xué)遙感器、數(shù)傳電臺(tái)、大容量存儲(chǔ)器和圖傳電臺(tái)；地面基站包括數(shù)傳電臺(tái)、圖傳電臺(tái)和地面工作站；光學(xué)遙感器安裝在搭載云臺(tái)上，機(jī)載主控控制搭載云臺(tái)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)待監(jiān)測(cè)區(qū)域，光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)拍攝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖傳電臺(tái)傳送至地面基站；同時(shí)機(jī)載主控根據(jù)預(yù)設(shè)幀頻控制光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行高分辨率航拍圖片采集，采集得到的圖片存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器內(nèi)；機(jī)載主控將航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置信息、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)下傳至地面 基站；地面基站通過(guò)圖傳電臺(tái)接收視頻數(shù)據(jù)并送至地面工作站，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并送至地面工作站；所述的地面工作站包括視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊、快速瀏覽與拼接模塊和快速目標(biāo)定位模塊； 視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊接收視頻數(shù)據(jù)并顯示，同時(shí)視頻顯示與標(biāo)識(shí)模塊接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并寫入標(biāo)識(shí)文件；在標(biāo)識(shí)文件中選取興趣視頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)圖號(hào)并進(jìn)行標(biāo)記； 快速瀏覽與拼接模塊按照標(biāo)識(shí)文件中標(biāo)記的儲(chǔ)存圖號(hào)在大容量存儲(chǔ)器中檢索出興趣圖片，將檢索出的興趣圖片按照預(yù)設(shè)模式進(jìn)行拼接；所述的預(yù)設(shè)模式包括巡航模式和全景模式，其中巡航模式指飛行器以一定的速度向前飛行執(zhí)行監(jiān)視，全景模式指飛行器定點(diǎn)懸停執(zhí)行監(jiān)視； 快速目標(biāo)定位模塊在拼接好的圖片中選取興趣目標(biāo)點(diǎn)，在拼接好的圖片和待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖中選取若干同名點(diǎn)，計(jì)算獲得拼接好的圖片到待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖的映射模型，根據(jù)映射模型獲得興趣目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。
2.一種空中快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于步驟如下: 1)機(jī)載主控控制搭載云臺(tái)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)待監(jiān)測(cè)區(qū)域； 2)光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)崟r(shí)拍攝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò)圖傳電臺(tái)傳送至地面基站；機(jī)載主控根據(jù)預(yù)設(shè)幀頻控制光學(xué)遙感器對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行高分辨率航拍圖片采集，采集得到的圖片存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器內(nèi)；同時(shí)機(jī)載主控將航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置信息、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)下傳至地面基站; 3)地面基站通過(guò)圖傳電臺(tái)接收視頻數(shù)據(jù)并送至地面工作站，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并送至地面工作站； 4)地面工作站接收視頻數(shù)據(jù)并顯示，同時(shí)地面工作站還接收航拍圖片采集時(shí)刻飛行器的位置、搭載云臺(tái)的狀態(tài)信息以及航拍圖片在大容量存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)圖號(hào)并寫入標(biāo)識(shí)文件；在標(biāo)識(shí)文件中選取興趣視頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)圖號(hào)并進(jìn)行標(biāo)記； 5)按照標(biāo)識(shí)文件中標(biāo)記的儲(chǔ)存圖號(hào)在大容量存儲(chǔ)器中檢索出興趣圖片，將檢索出的興趣圖片按照預(yù)設(shè)模式進(jìn)行拼接；所述的預(yù)設(shè)模式包括巡航模式和全景模式，其中巡航模式是指飛行器以一定的速度向前飛行執(zhí)行監(jiān)視，全景模式是指飛行器定點(diǎn)懸停執(zhí)行監(jiān)視； 6)在拼接好的圖片中選取興趣目標(biāo)點(diǎn)，在拼接好的圖片和待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖中選取若干同名點(diǎn)，計(jì)算獲得拼接好的圖片到待監(jiān)測(cè)區(qū)域的衛(wèi)星影像地圖的映射模型，根據(jù)映射模型獲得興趣目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK103942273SQ201410120512
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】張春曉, 吳春楠, 宋立國(guó), 文高進(jìn), 林招榮, 王洪民, 尚志鳴, 姚毅剛, 安超 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所