一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)，特別是一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)，適用于對(duì)機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)進(jìn)行性能指標(biāo)驗(yàn)證，屬于圖像處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)具有出動(dòng)時(shí)間快、搜索范圍廣、機(jī)動(dòng)靈活、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，在突發(fā)事件中越來(lái)越多地承擔(dān)著偵察、搜救等任務(wù)，機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)已逐漸成為當(dāng)今航空、航海、民警等領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。隨著各領(lǐng)域?qū)υO(shè)備要求的越來(lái)越高，使機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)不斷地向精度高、反應(yīng)快、可靠性高、覆蓋面廣的方向發(fā)展，提高機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的性能指標(biāo)已經(jīng)成為相關(guān)研宄工作的重中之重，與之相關(guān)的算法也是數(shù)不勝數(shù)。利用驗(yàn)證平臺(tái)開展的仿真試驗(yàn)是機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)研制中最經(jīng)濟(jì)和最有效的技術(shù)手段。
[0003]目前現(xiàn)有目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)大致分為如下兩類:軟件驗(yàn)證平臺(tái)以及半實(shí)物仿真驗(yàn)證平臺(tái)。軟件驗(yàn)證平臺(tái)僅能驗(yàn)證算法對(duì)已知圖像序列中的目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤，不能驗(yàn)證算法對(duì)云臺(tái)的控制，導(dǎo)致驗(yàn)證平臺(tái)不能閉環(huán)，并且目標(biāo)背景環(huán)境與機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的真實(shí)場(chǎng)景相差較大；半實(shí)物仿真驗(yàn)證平臺(tái)中，申請(qǐng)?zhí)枮?201310231739.9，名稱為“無(wú)人機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量仿真教學(xué)系統(tǒng)”的中國(guó)專利采用的目標(biāo)探測(cè)器為單個(gè)可見光攝像機(jī)，申請(qǐng)?zhí)枮?200910066445.9，名稱為“一種末制導(dǎo)段仿真系統(tǒng)”的中國(guó)專利通過改變攝像機(jī)焦距的方法來(lái)模擬攝像機(jī)與目標(biāo)之間的距離變化，授權(quán)公告號(hào)為:CN10049526C，名稱為“月球軟著陸制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制半物理仿真試驗(yàn)系統(tǒng)”的中國(guó)專利和申請(qǐng)?zhí)枮?201410127206.0，名稱為“一種軟著陸避障模擬試驗(yàn)系統(tǒng)”的中國(guó)專利采用多導(dǎo)軌方式來(lái)模擬攝像機(jī)與目標(biāo)之間的距離變化，而在機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)領(lǐng)域所面對(duì)的目標(biāo)背景為復(fù)雜環(huán)境背景，目標(biāo)會(huì)面臨周圍環(huán)境光線亮暗的變化、氣候的改變、被物體部分遮擋等因素的干擾，僅采用可見光探測(cè)手段不能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的可靠檢測(cè)與跟蹤，運(yùn)用復(fù)雜的多導(dǎo)軌方式實(shí)現(xiàn)探測(cè)器件和目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制都很復(fù)雜，會(huì)降低仿真系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)會(huì)大大增加仿真系統(tǒng)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)，利用硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景和成像過程的仿真，利用軟件平臺(tái)對(duì)仿真圖像進(jìn)行處理，完成對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤和定位，本發(fā)明解決了機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的性能仿真及驗(yàn)證問題，最大程度上滿足了機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)仿真的需求。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)，包括:仿真計(jì)算機(jī)、PCI采集卡、探測(cè)器件、伺服云臺(tái)、升降支架、立體沙盤和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬器；
[0006]所述伺服云臺(tái)與升降支架固定連接，通過升降支架實(shí)現(xiàn)豎直方向的位移，探測(cè)器件固定安裝于伺服云臺(tái)的底部，對(duì)立體沙盤和在立體沙盤中運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)模擬器成像；
[0007]PCI采集卡與探測(cè)器件連接，采集探測(cè)器件中的圖像，仿真計(jì)算機(jī)向伺服云臺(tái)發(fā)送控制指令，通過控制伺服云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器件的三維運(yùn)動(dòng)，從而完成對(duì)目標(biāo)模擬器的跟蹤，仿真計(jì)算機(jī)同時(shí)通過PCI采集卡獲得探測(cè)器件中的圖像，并利用仿真計(jì)算機(jī)中搭載的軟件平臺(tái)對(duì)獲得的圖像進(jìn)行處理；
[0008]所述軟件平臺(tái)包括:目標(biāo)模型及圖像緩存庫(kù)模塊、圖像預(yù)處理模塊、紅外檢測(cè)跟蹤模塊、可見光檢測(cè)跟蹤模塊、圖像融合模塊和目標(biāo)定位模塊；
[0009]圖像預(yù)處理模塊分別接收仿真計(jì)算機(jī)獲得的紅外圖像和可見光圖像，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行預(yù)處理之后分別發(fā)送給紅外檢測(cè)跟蹤模塊和可見光檢測(cè)跟蹤模塊，紅外檢測(cè)跟蹤模塊和可見光檢測(cè)跟蹤模塊利用目標(biāo)模型及圖像緩存庫(kù)模塊中的歷史圖像緩存庫(kù)、目標(biāo)特征庫(kù)和目標(biāo)先驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶?kù)對(duì)接收到的預(yù)處理圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤，并分別將檢測(cè)和跟蹤結(jié)果輸入到圖像融合模塊；
[0010]圖像融合模塊對(duì)紅外檢測(cè)跟蹤模塊和可見光檢測(cè)跟蹤模塊輸出的檢測(cè)和跟蹤結(jié)果進(jìn)行融合，并將融合結(jié)果輸出給目標(biāo)定位模塊，目標(biāo)定位模塊根據(jù)接收到的融合結(jié)果完成對(duì)目標(biāo)模擬器的定位。
[0011]所述伺服云臺(tái)和立體沙盤的水平距離為:2m?5m，垂直距離為:1m?11m。
[0012]所述探測(cè)器件包括可見光攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)。
[0013]所述硬件平臺(tái)中的立體沙盤、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬器和探測(cè)器件的探測(cè)距離與真實(shí)場(chǎng)景的比例尺為I:100o
[0014]所述可見光檢測(cè)跟蹤模塊采用三幀差分與線性SVM特征分類結(jié)合的檢測(cè)方法。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0016](I)本發(fā)明中的硬件平臺(tái)采用升降平臺(tái)和云臺(tái)相結(jié)合的方式，模擬攝像機(jī)與目標(biāo)之間的方位變化，與多導(dǎo)軌和云臺(tái)相結(jié)合的方式相比，該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能價(jià)格比高，且能充分模擬機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的真實(shí)場(chǎng)景；
[0017](2)本發(fā)明中的硬件平臺(tái)中的探測(cè)器件包括了可見光攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)對(duì)目標(biāo)模擬器分別成像，可以應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境光線亮暗變化、氣候改變、被物體部分遮擋等因素干擾的復(fù)雜環(huán)境背景；
[0018](3)本發(fā)明的可見光檢測(cè)跟蹤模塊采用三幀差分與線性SVM特征分類結(jié)合的檢測(cè)方法，利用三幀差分方法分離出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并利用了被檢測(cè)目標(biāo)的先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行目標(biāo)的精確檢測(cè)，可以完成運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和靜止目標(biāo)的檢測(cè)，同時(shí)提高了目標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確率，進(jìn)而提高了仿真系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0019]圖1為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)硬件連接圖；
[0020]圖2為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)軟件系統(tǒng)組成圖；
[0021]圖3為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)閉環(huán)工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0023]機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的主要參數(shù)為:無(wú)人機(jī)距目標(biāo)距離(如不大于1000米)，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度(如不大于70km/h)。按照相似準(zhǔn)則，以保證無(wú)人機(jī)與目標(biāo)之間以及目標(biāo)與背景之間比例關(guān)系不變的縮比條件，采用1:100的縮比模型，搭建機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)。
[0024]如圖1所示為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)硬件連接圖；圖2所示為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)軟件系統(tǒng)組成圖，從圖1和圖2可知，本發(fā)明提供的一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)，包括:仿真計(jì)算機(jī)、PCI采集卡、探測(cè)器件、伺服云臺(tái)、升降支架、立體沙盤和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模擬器；其連接圖如圖1所示。
[0025]所述伺服云臺(tái)與升降支架固定連接，通過升降支架實(shí)現(xiàn)豎直方向的位移，探測(cè)器件固定安裝于伺服云臺(tái)的底部，對(duì)立體沙盤和在立體沙盤中運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)模擬器成像；
[0026]PCI采集卡與探測(cè)器件連接，采集探測(cè)器件中的圖像，仿真計(jì)算機(jī)向伺服云臺(tái)發(fā)送控制指令，通過控制伺服云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器件的三維運(yùn)動(dòng)，從而完成對(duì)目標(biāo)模擬器的跟蹤，仿真計(jì)算機(jī)同時(shí)通過PCI采集卡獲得探測(cè)器件中的圖像，并利用仿真計(jì)算機(jī)中搭載的軟件平臺(tái)對(duì)獲得的圖像進(jìn)行處理；
[0027](I)仿真計(jì)算機(jī):用于開展機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)軟件的仿真，硬件配置為四核CPU、內(nèi)存4G以上。
[0028](2) PCI采集卡:用于將探測(cè)器件采集的信息輸入至仿真計(jì)算機(jī)。采用DH-QP300四路彩色/黑白圖像采集卡，每路圖像采集分辨率最低為768X576X24bit (PAL)。
[0029](3)探測(cè)器件:用于采集目標(biāo)及其背景信息?？梢姽鈹z像機(jī)采用三星SCC-C4223P，分辨率為700TV線(黑白)；紅外攝像機(jī)采用TCC-LW1，分辨率為384X28