[發(fā)明專利]基于絕對(duì)角位置軌跡信息的光電跟蹤系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310574919.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103631273A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅院紅;劉家國(guó);楊樺;于振紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京環(huán)境特性研究所
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 北京市京大律師事務(wù)所 11321
• 代理人: 張璐;方曉明

1.一種基于絕對(duì)角位置軌跡信息的光電跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：光電傳感器、圖像信號(hào)處理器、角度傳感器、伺服控制器以及伺服轉(zhuǎn)臺(tái)；

光電傳感器，用于采集跟蹤的目標(biāo)對(duì)象圖像；

圖像信號(hào)處理器，用于接收來(lái)自光電傳感器的目標(biāo)對(duì)象圖像，獲取作為相對(duì)角偏差的目標(biāo)對(duì)象型心與光軸中心的距離；接收來(lái)自角度傳感器采集的角度值，將相對(duì)角偏差與角度值進(jìn)行疊加，得到絕對(duì)角位置軌跡信息值；讀取當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象圖像中當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值，以及，上一目標(biāo)對(duì)象圖像中上一目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值；將當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值以及上一目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值應(yīng)用于卡爾曼濾波，得到當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置預(yù)測(cè)軌跡信息值；將當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值以及當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置預(yù)測(cè)軌跡信息值應(yīng)用于預(yù)先設(shè)置的絕對(duì)跟蹤策略，得到當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置值；

伺服控制器，用于接收來(lái)自圖像信號(hào)處理器的當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置值，將所述當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置值應(yīng)用于預(yù)先設(shè)置的調(diào)控策略，得到伺服轉(zhuǎn)臺(tái)角度調(diào)節(jié)量信息，并根據(jù)得到的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)角度調(diào)節(jié)量信息對(duì)伺服轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行角度值調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像信號(hào)處理器包括：相對(duì)角偏差計(jì)算單元、絕對(duì)角位置軌跡信息值計(jì)算單元、卡爾曼濾波單元以及絕對(duì)角位置值獲取單元；

相對(duì)角偏差計(jì)算單元，用于接收來(lái)自光電傳感器的目標(biāo)對(duì)象圖像，對(duì)目標(biāo)對(duì)象圖像進(jìn)行分析處理，獲取目標(biāo)對(duì)象的位置信息以及圖像中心位置信息，將獲取的目標(biāo)對(duì)象的位置信息以及圖像中心位置信息應(yīng)用于預(yù)先設(shè)置的相對(duì)角偏差計(jì)算策略，得到目標(biāo)對(duì)象型心與光軸中心的距離，將得到的目標(biāo)對(duì)象型心與光軸中心的距離作為相對(duì)角偏差；

絕對(duì)角位置軌跡信息值計(jì)算單元，用于接收來(lái)自角度傳感器的角度值，將相對(duì)角偏差與角度值進(jìn)行疊加，得到絕對(duì)角位置軌跡信息值；

卡爾曼濾波單元，用于讀取當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象圖像中當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值，以及，上一目標(biāo)對(duì)象圖像中上一目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值；將當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值以及上一目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值應(yīng)用于卡爾曼濾波，得到當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置預(yù)測(cè)軌跡信息值；

絕對(duì)角位置值獲取單元，用于將當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值以及當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置預(yù)測(cè)軌跡信息值應(yīng)用于預(yù)先設(shè)置的絕對(duì)跟蹤策略，得到當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述卡爾曼濾波單元包括：絕對(duì)角位置軌跡信息值存儲(chǔ)模塊、判斷模塊、卡爾曼濾波初始狀態(tài)變量計(jì)算模塊、量測(cè)值存儲(chǔ)模塊、狀態(tài)變量存儲(chǔ)模塊以及卡爾曼濾波模塊；

絕對(duì)角位置軌跡信息值存儲(chǔ)模塊，用于按照先進(jìn)先出的策略存儲(chǔ)包含標(biāo)識(shí)的目標(biāo)對(duì)象圖像中目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置軌跡信息值，所述絕對(duì)角位置軌跡信息值由絕對(duì)角位置軌跡信息值計(jì)算單元得到；

判斷模塊，用于讀取絕對(duì)角位置軌跡信息值存儲(chǔ)模塊最近存儲(chǔ)的包含標(biāo)識(shí)的絕對(duì)角位置軌跡信息值，如果該最近存儲(chǔ)的包含標(biāo)識(shí)的絕對(duì)角位置軌跡信息值對(duì)應(yīng)采集周期內(nèi)的第一幀目標(biāo)對(duì)象圖像，不作處理；如果該最近存儲(chǔ)的包含標(biāo)識(shí)的絕對(duì)角位置軌跡信息值對(duì)應(yīng)采集周期內(nèi)的第二幀目標(biāo)對(duì)象圖像，讀取絕對(duì)角位置軌跡信息值存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的信息，輸出至卡爾曼濾波初始狀態(tài)變量計(jì)算模塊；如果該最近存儲(chǔ)的包含標(biāo)識(shí)的絕對(duì)角位置軌跡信息值對(duì)應(yīng)采集周期內(nèi)的第三幀以上目標(biāo)對(duì)象圖像，讀取絕對(duì)角位置軌跡信息值存儲(chǔ)模塊最近存儲(chǔ)的信息，輸出至量測(cè)值存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)；

卡爾曼濾波初始狀態(tài)變量計(jì)算模塊，用于根據(jù)絕對(duì)角位置軌跡信息值存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的絕對(duì)角位置軌跡信息值，計(jì)算初始狀態(tài)變量，輸出至狀態(tài)變量存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)；

卡爾曼濾波模塊，用于讀取量測(cè)值存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的信息，作為量測(cè)值；讀取狀態(tài)變量存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的信息，作為歷史狀態(tài)變量，將量測(cè)值以及歷史狀態(tài)變量應(yīng)用于卡爾曼濾波，得到當(dāng)前目標(biāo)對(duì)象的絕對(duì)角位置預(yù)測(cè)軌跡信息值。