本發(fā)明屬于光電載荷偵察監(jiān)視技術領域，特別涉及一種智能偵察監(jiān)視光電相機。

背景技術：

在正常情況下，光電載荷偵察技術指的是，通過偵察平臺(如飛機、飛艇、系留球等)搭載光電載荷，對敵方活動、陣地等需要監(jiān)視的區(qū)域進行的偵察與監(jiān)視；而光電監(jiān)視技術指的是，一般指通過一定的手段偵察到相應的目標或者重點區(qū)部區(qū)域需要進行持久的監(jiān)視，獲取情況。軍事上的監(jiān)視通常需要長時間的進行，并且最好能獲取實時的圖像或者視頻，現代技術的發(fā)展，偵察監(jiān)視的區(qū)域越來越大，分辨率越來越高，光電偵察監(jiān)視手段的不但提高，其圖像和視頻的容量大小不斷的增強，盡管通信傳輸帶寬技術也在不斷地進步，其容量也在不斷地增加，但從根本上不能滿足當前軍事實時獲取信息的需求，基本上在現代的各類偵察監(jiān)視類的任務，都制約通信的帶寬限制。

在一般情況下，我們可以長時間對一個區(qū)域進行偵察監(jiān)視，但并非需要偵察或監(jiān)視的區(qū)域的所有信息，而是需要重點區(qū)域或者動目標的信息，即可滿足我們的需求，因此我們可以通過一種新型的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)可以滿足該要求。

技術實現要素：

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現有上述現有技術的不足，提供一種智能偵察監(jiān)視光電載荷，其可以減少因傳輸帶寬限制而造成偵察監(jiān)視無法實時獲取重點信息的手段。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)，包括：相機子系統(tǒng)、相機處理子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、顯示處理子系統(tǒng)；

所述相機子系統(tǒng)包括鏡頭和探測器，所述探測器用于光信息號轉換為電子信號圖像信息；

所述相機子系統(tǒng)根據計算機向相機子系統(tǒng)發(fā)出的控制指令獲取指定監(jiān)視區(qū)域內的圖像并將所述圖像轉換為電子信號圖像信息；所述相機處理子系統(tǒng)將所述電子信號圖像信息進行存儲、預處理、壓縮并通過傳輸子系統(tǒng)傳輸到所述顯示處理子系統(tǒng)；同時，所述相機處理子系統(tǒng)自動檢測所述監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域和運動目標，并自動對監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域進行剪裁、對運動目標進行跟蹤，將裁剪的局部區(qū)域進行元標記后將更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標的信息壓縮、存儲，再通過傳輸子系統(tǒng)傳輸到所述顯示處理子系統(tǒng)；所述顯示處理子系統(tǒng)將傳輸子系統(tǒng)傳輸的壓縮的相機子系統(tǒng)獲取的監(jiān)視區(qū)域內的電子信號圖像信息解壓、存儲和顯示，同時，所述顯示處理子系統(tǒng)將傳輸子系統(tǒng)傳輸的壓縮的更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標信息解壓，并通過元標記的位置將更新的局部區(qū)域的圖像縫合至整幅圖像，以實時更新監(jiān)視區(qū)域的圖像，同時提取運動目標的信息。

進一步的，所述相機處理子系統(tǒng)包括計算機、FPGA處理器和數據硬盤，所述計算機用于向相機子系統(tǒng)發(fā)出的控制指令、自動檢測所述監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域和運動目標，并自動對監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域進行剪裁、對運動目標進行跟蹤，所述FPGA處理器用于對電子信號圖像信息預處理和壓縮電子信號圖像信息及運動目標的信息，所述數據硬盤用于存儲電子信號圖像信息和運動目標的信息；

所述傳輸子系統(tǒng)用于信息、數據遙控遙測指令的傳輸；

所述顯示處理子系統(tǒng)包括服務器、顯示器和數據硬盤，所述服務器用于傳輸子系統(tǒng)傳輸信息的解壓、更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息的拼接、運動目標的提取信息；顯示器用于顯示圖片，數據硬盤用于存儲電子信號圖像信息和運動目標的信息；

進一步的，所述鏡頭和探測器設置于相機內，所述鏡頭為大視場低畸變鏡頭，所述探測器由小像元尺寸單塊大面陣器件或多個探測器拼接而成，形成大幅面的探測器后背，將光信息號轉換為電子信號圖像信息。

進一步的，所述的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)，包括相機穩(wěn)定平臺，所述相機穩(wěn)定平臺用于所述相機搭載于不同平臺工作時保持相機的穩(wěn)定性。

進一步的，所述相機處理子系統(tǒng)的計算機為雙核計算機，所述雙核計算機利用幀間差分檢測算法，檢測所述監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域和運動目標。

進一步的，所述相機處理子系統(tǒng)與相機安裝在同一平臺上。

進一步的，所述顯示處理子系統(tǒng)的服務器設有接口，所述接口與地面指控控制和數據處理中心連接，并通過局域網將用戶所需的信息送給用戶。

進一步的，所述顯示器具有觸摸交互功能，用于顯示圖片、信息及接受用戶的交互指令。

進一步的，所述顯示處理子系統(tǒng)的服務器轉換用戶的交互指令并通過傳輸子系統(tǒng)上傳至相機處理子系統(tǒng)。

進一步的，所述相機設置于飛艇上。

本發(fā)明與現有技術相比的優(yōu)點在于：

(1)、本發(fā)明的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)，通過探測器拼接技術，形成探測器后背的大幅面，從而保證整個光電系統(tǒng)的監(jiān)視范圍大；

(2)、本發(fā)明的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)的光學系統(tǒng)采用像方遠心光路，保證入鏡頭的光線，能垂直或者近似垂直照射到探測器表面，保證探測器感光因子的填充能力，從而能光電系統(tǒng)的圖像清晰度。

(3)、本發(fā)明的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)的光電系統(tǒng)的相機處理子系統(tǒng)，通過幀間差分檢測算法，確定所監(jiān)視區(qū)域內的圖像變化，并將變化的最小范圍進行切割，并將圖像進行元標記，然后經過傳輸子系統(tǒng)傳輸給顯示處理子系統(tǒng)，并由顯示處理子系統(tǒng)實時更新圖像，獲得最新的情況信息；另一方面，通過連續(xù)幀間差分檢測，還可以確定動目標，并實施對動目標的鎖定跟蹤，并可以對動目標進行軌跡預測，同時將以目標為中心圖像視頻通過傳輸系統(tǒng)下傳至顯示處理子系統(tǒng)；該系統(tǒng)可以不增加硬件的條件下，實現多目標跟蹤，跟蹤目標的數量取決于跟蹤目標下傳區(qū)域的大小和帶寬限制。

(4)、本發(fā)明的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)可與用戶交互，獲得用戶需求的區(qū)域情況：首先通過在顯示處理子系統(tǒng)上的觸摸屏上選定用戶需要的區(qū)域圖像，顯示處理子系統(tǒng)將轉變?yōu)橹噶钔ㄟ^傳輸系統(tǒng)傳輸給相機處理子系統(tǒng)，相機處理系統(tǒng)截取相應的區(qū)域圖像進行下傳，從而能夠實現與用戶進行交互。

(5)、本發(fā)明的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)，其獲取的圖像信息通過顯示處理子系統(tǒng)預留接口，可以與地面指揮控制和數據處理中心連接，可以通過局域網發(fā)送給用戶，以支持單兵作戰(zhàn)，可以將單位作戰(zhàn)單元附近區(qū)域情況，通過通信傳輸給單兵終端系統(tǒng)，實現從偵察監(jiān)視到應用的一體化服務。

(6)、本發(fā)明的智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)不僅可以作為地面航空的偵察監(jiān)視載荷，也可以用于航天遙感偵察載荷，可以防止在衛(wèi)星上，通過地面顯示處理子系統(tǒng)傳輸用戶控制智能，利用衛(wèi)星上的相機處理子系統(tǒng)控制下傳相應的區(qū)域圖像，可是有效的減少當前衛(wèi)星遙感由于受通信帶寬所限，不能實時獲取的圖像的局限性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)組成原理圖。

圖2為本發(fā)明智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)使用及工作流程圖。

圖3為本發(fā)明智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)的幀間差分檢測算法流程圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)，包括：相機子系統(tǒng)、相機處理子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、顯示處理子系統(tǒng)。

所述相機子系統(tǒng)包括鏡頭、探測器和相機穩(wěn)定平臺，所述鏡頭和探測器設置于相機內，所述鏡頭為大視場低畸變鏡頭，大視場低畸變鏡頭能夠使不同方向進入鏡頭的光線能夠垂直或者近似垂直的入射到探測器表面，增加探測器感光量，確保圖像的清晰度；所述探測器用于光信息號轉換為電子信號圖像信息，其由小像元尺寸單塊大面陣器件或多個探測器拼接而成，形成大幅面的探測器后背，將光信息號轉換為電子信號圖像信息。所述相機穩(wěn)定平臺用于所述相機搭載于不同平臺工作時保持相機的穩(wěn)定性，確保圖像清晰。

所述相機處理子系統(tǒng)與相機安裝在同一平臺上，其包括雙核計算機、FPGA處理器和數據硬盤，所述雙核計算機用于向相機子系統(tǒng)發(fā)出的控制指令、自動檢測所述監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域和運動目標，并自動對監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域進行剪裁、對運動目標進行跟蹤，所述FPGA處理器用于對電子信號圖像信息進行幾何校正和/或輻射校正和壓縮電子信號圖像信息及運動目標的信息，所述數據硬盤分別存儲所述相機子系統(tǒng)獲取監(jiān)視區(qū)域內的電子信號圖像信息以及更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標的信息，所述相機處理子系統(tǒng)根據地面顯示處理子系統(tǒng)的指令，實現在相機平臺上的對數據處理與相關信息的提取，以便于系統(tǒng)僅下傳用戶所需要信息，可防止因通信子系統(tǒng)帶寬不足，造成信息不能實時下傳。

所述傳輸子系統(tǒng)用于信息、數據遙控遙測指令的傳輸，其包括地面?zhèn)鬏斪酉到y(tǒng)和平臺傳輸子系統(tǒng)。

所述顯示處理子系統(tǒng)一般放置在地面，其包括服務器、顯示器和數據硬盤，所述服務器用于傳輸子系統(tǒng)傳輸信息的解壓、更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息的拼接、運動目標的提取信息；所述顯示器具有觸摸交互功能，用于顯示圖片、信息及接受用戶的交互指令，數據硬盤用于存儲電子信號圖像信息和運動目標的信息。

優(yōu)選的，所述顯示處理子系統(tǒng)通過遙感器控制所述相機處理子系統(tǒng)，所述相機處理子系統(tǒng)通過遙感器控制相機子系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述顯示處理子系統(tǒng)的服務器設有接口，所述接口與地面指控控制和數據處理中心連接，并通過局域網將用戶所需的信息送給用戶，可以支持單兵作戰(zhàn)，即將單位作戰(zhàn)單元附近區(qū)域情況，通過通信傳輸給單兵終端系統(tǒng)，實現從偵察監(jiān)視到應用的一體化服務，所述顯示處理子系統(tǒng)的服務器轉換用戶的交互指令并通過傳輸子系統(tǒng)上傳至相機處理子系統(tǒng)，便于相機處理子系統(tǒng)獲得用戶需求信息。

優(yōu)選的，所述雙核計算機利用幀間差分檢測算法檢測所述監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域和運動目標，所述幀間差分檢測的工作過程如下：

(1)確定初始條件：即輸入相鄰兩幀圖像變化的梯度圖，用于兩幀圖像的對比變化；

(2)計算差分：采用混合高斯背景模型，利用針對梯度圖像的幀間差分檢測出變化區(qū)域；

(3)確定背景點、運動物體及背景模型數據庫的更新：通過計算差分獲得變化區(qū)域來判斷是否為背景點，如果是背景點，則更新背景模型數據庫；如果不是背景點，則引用背景模型數據庫中的數據與背景幀進行差分計算；根據計算結果確定是否為運動物體，如果不是運動物體，則更新背景數據庫，重新與背景幀進行差分計算；如果是運動物體，從變化區(qū)域中檢出運動物體，進行下一步的工作；

(4)分析與檢驗：根據上一步在變化區(qū)域中檢出的運動物體，利用連通性檢驗消去噪聲和陰影；

(5)獲取目標：獲得變化中的運動目標。

所述方法可隨著光照條件的變化實時、準確地更新背景圖像,可以實現運動目標的完整分割，是既簡單有效，又具有較小的運算量和較好的魯棒性的運動目標檢測方法。

所述智能偵察監(jiān)視光電系統(tǒng)的使用及工作過程如下：

A)、系統(tǒng)安裝：

將相機子系統(tǒng)與相機處理子系統(tǒng)安裝于統(tǒng)一平臺上，將顯示處理子系統(tǒng)根據用戶的需求，放置到指定地點的地面，分別安裝地面?zhèn)鬏斪酉到y(tǒng)和平臺傳輸子系統(tǒng)，將地面指揮控制和數據處理中心通過顯示處理子系統(tǒng)服務的預留接口連接。

B)、系統(tǒng)調試

全系統(tǒng)供電準備工作，相機子系統(tǒng)通過大視場低畸變鏡頭及大面陣探測器件進行成像，調節(jié)相機穩(wěn)定平臺以調節(jié)相機相對成像位置并保持相機穩(wěn)定。

C)、系統(tǒng)成像

C1)、相機子系統(tǒng)根據計算機向相機子系統(tǒng)發(fā)出的控制指令獲取指定監(jiān)視區(qū)域內的圖像并通過探測器將所述圖像轉換為電子信號圖像信息；

C2)、所述電子信號圖像信息通過數據連接傳輸給相機處理子系統(tǒng)，所述數據硬盤存儲所述電子信號圖像信息，所述FPGA處理器對所述電子信號圖像信息進行幾何校正和/或輻射校正，并將所述整個監(jiān)視區(qū)域的圖像信息進行壓縮傳輸給平臺傳輸子系統(tǒng)下傳；

C3)、所述相機處理子系統(tǒng)的雙核計算機利用幀間差分檢測算法，自動檢測所述監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域和運動目標，并自動對監(jiān)視區(qū)域內更新的局部區(qū)域進行剪裁、對運動目標進行跟蹤，將裁剪的局部區(qū)域進行元標記后將更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標的信息壓縮并輸給平臺傳輸子系統(tǒng)下傳，所述數據硬盤存儲所述更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標的信息；

D)、圖像顯示和信息提取

D1)、地面?zhèn)鬏斪酉到y(tǒng)接收到平臺傳輸子系統(tǒng)傳輸的相機子系統(tǒng)獲取的整個監(jiān)視區(qū)域內的電子信號圖像信息后傳輸給顯示處理子系統(tǒng)，所述顯示處理子系統(tǒng)的服務器將壓縮的整個監(jiān)視區(qū)域內的電子信號圖像信息解壓、通過數據硬盤存儲并通過顯示器顯示；

D2)、地面?zhèn)鬏斪酉到y(tǒng)接收到平臺傳輸子系統(tǒng)傳輸的壓縮的更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標信息后傳輸到顯示處理子系統(tǒng)，所述顯示處理子系統(tǒng)的服務器將更新的局部區(qū)域的電子信號圖像信息和運動目標信息解壓、通過數據硬盤存儲并通過元標記的位置將更新的局部區(qū)域的圖像縫合至整幅圖像，以實時更新監(jiān)視區(qū)域的圖像，同時提取運動目標的信息；所述步驟D2)與步驟D1)同步進行。

E)、人機交互

所述顯示處理子系統(tǒng)將獲取的圖像信息和運動目標信息通過局域網分發(fā)給各個對應的需求用戶；用戶對某一局域區(qū)域的圖像信息感興趣，則在顯示器上圈出，顯示處理子系統(tǒng)則將其指令通過傳輸子系統(tǒng)傳輸給相機處理子系統(tǒng)，相機處理子系統(tǒng)對用戶感興趣區(qū)域進行裁剪，如果需求用于為作戰(zhàn)單位，則可以實時更新作戰(zhàn)單位周圍的區(qū)域圖像的情況，以支持在具體戰(zhàn)役中的信息獲取。

本發(fā)明說明書中未詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員的公知技術。