[發明專利]一種低慢小目標電視搜索探測方法

在審

• 申請號: 201410358277.1
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104113733A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 葛曉飛;邱旭陽;李佳輝;王濤;郭延磊
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/235;H04N5/232;G01C11/00
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

1.一種低慢小目標電視搜索探測方法，其特征在于具體步驟為：

第一步??搭建電視搜索探測裝置

電視搜索探測裝置，包括：光學搜索相機、激光測距機、二維轉臺、圖像處理模塊、光學跟蹤相機、曝光傳感器和系統控制器；

光學搜索相機、激光測距機、光學跟蹤相機安裝在二維轉臺上，以光學跟蹤相機的光軸為基準，光學搜索相機與光學跟蹤相機的光軸不平行度小于30″，激光測距機與光學跟蹤相機的光軸不平行度小于30″；

光學搜索相機的數據接口與系統控制器的數據接口導線連接，激光測距機的數據接口與系統控制器的數據接口導線連接，二維轉臺的數據接口與系統控制器的數據接口導線連接，二維轉臺的控制接口與系統控制器的控制接口導線連接，光學跟蹤相機的數據接口與系統控制器的數據接口導線連接，圖像處理模塊的數據接口與系統控制器的數據接口導線連接；

曝光傳感器與光學搜索相機及光學跟蹤相機安裝在同一平面內，曝光傳感器的光軸與光學搜索相機光軸在安裝平面方向上成一個固定角度，曝光傳感器探測的光亮度為光學搜索相機和光學跟蹤相機下一幀視場的光亮度；曝光傳感器的數據接口分別與光學搜索相機和光學跟蹤相機的數據接口通過導線相連；

第二步?偽目標庫設定

電視搜索探測裝置內設置常見偽目標特征庫，包括遠處的汽車、行人、樹林、塔吊和建筑物；偽目標特征庫在電視搜索探測裝置使用時，根據系統控制器進行操作，自動增添成經常出現、且需要被人為剔除的偽目標，完成偽目標特征庫的自動升級；

第三步??電視搜索探測裝置加電自檢

電視搜索探測裝置的光學搜索相機、激光測距機、二維轉臺、圖像處理模塊、光學跟蹤相機、曝光傳感器及系統控制器分別加電，各設備加電后自檢并將自檢結果通過數據接口發送給系統控制器；系統控制器將自檢結果發送給外部用戶；

第四步??電視搜索探測裝置背景掃描

在系統正式工作前，在人工判別無目標的前提下，開啟電視搜索探測裝置，掃描外界環境，光學搜索相機每隔固定時間進行一次曝光；

光學搜索相機在進行曝光的同時，曝光傳感器將光能量匯聚到感光元件上，以探測該視場上的光亮度；曝光傳感器探測的光亮度為光學搜索相機下一幀視場光亮度，同時曝光傳感器將下一幀視場光亮度傳送給光學搜索相機；光學搜索相機根據該值設置曝光調整系數，控制相機的曝光時間；

背景掃描開始時，系統處于初始位置，俯仰軸處于水平狀態，方位軸在零位上；方位軸以預先設定的速度連續轉動，每轉過一圈，俯仰軸向上轉過一個角度，該角度由光學搜索相機的單視場角決定，并預留一個固定的交疊量，直到俯仰角達到最大俯仰角度；系統繼續進行工作，方位軸每轉過一圈，俯仰軸向下轉動一個角度，直到俯仰軸處于水平狀態；

光學搜索相機在背景掃描過程中，以二維轉臺測角信息為反饋，控制圖像傳感器中的電荷匹配轉臺的運動速度進行轉移，消除拍攝的圖像拖尾；同時光學搜索相機將拍攝的圖像發送給圖像處理模塊，圖像處理模塊采用反卷積式補償的方式消除拍攝的圖像拖尾；

圖像處理模塊將處理的包含地面環境的背景圖像發送給系統控制器，系統控制器進行存儲，作為系統背景信息；

第五步??電視搜索探測裝置工作模式設定

電視搜索探測裝置包括全景模式或自定義區域模式兩種工作模式，兩種工作模式通過系統控制器隨時進行設置；

全景模式是未指定電視搜索探測裝置的重點防范區域的情況下，電視搜索探測裝置對自身覆蓋的所有范圍進行搜索和目標跟蹤；

自定義區域模式是制定電視搜索探測裝置的重點防范區域的情況下，電視搜索探測裝置對重點防范區域進行搜索和目標跟蹤；

第六步??電視搜索探測裝置掃描外界環境

電視搜索探測裝置按照每掃描一周，二維轉臺軸抬高一個角度的模式，由光學搜索相機掃描外界環境；

光學搜索相機掃描外界環境的同時啟動曝光傳感器工作；曝光傳感器將下一幀視場光亮度傳送給光學搜索相機；光學搜索相機根據下一幀視場光亮度設置曝光調整系數，控制相機的曝光時間；

光學搜索相機將掃描的圖像發送給圖像處理模塊，圖像處理模塊將掃描的圖像進行全景拼接，將拼接后的圖像發送給系統控制器；

第七步??電視搜索探測裝置進行目標自動識別

圖像處理模塊在進行全景拼接的同時，進行目標識別；

電視搜索探測裝置在俯仰0~30°區間，光學搜索相機成像背景為地面背景，電視搜索探測裝置對實時采集的圖像與其相匹配的背景圖像進行相減，對差值圖中的連通域進行提取，設定為可疑目標；系統控制器對各可疑目標進行面積判別、形狀判別，將各可疑目標與偽目標特征庫中的偽目標進行比較，若能夠匹配上，則剔除偽目標；

電視搜索探測裝置在俯仰超過30°后，背景為天空且單一，此時，對光學搜索相機采集的圖像進行亮度判別和色彩，將灰度或色彩值突出的物體作為可疑目標，并進行面積判別、形狀判別，將各可疑目標與偽目標特征庫中的偽目標進行比較，若能夠匹配上，則剔除偽目標；

經上述步驟后，若仍存在可疑目標，則標識可疑目標，并進行可疑目標突出顯示，并將突出顯示的圖像發送至上位機；

第八步??可疑目標人工識別

在電視搜索探測裝置發現可疑目標后，將含可疑目標的圖像發送至上位機進行人工判別，此時系統處于俯仰鎖定狀態，即轉臺俯仰不變，方位全周掃描，此時，將后續實時圖像與初始判別出可疑目標的圖像幀作比較，若可疑目標像素坐標位置變動，說明可疑目標處于運動狀態，若可疑目標隨著時間無像素坐標位置的變動，說明可疑目標處于靜止狀態；

操作人員根據目標的狀態判斷目標是否為可疑目標，若不是可疑目標則轉入電視搜索探測裝置掃描外界環境，若是可疑目標則轉入可疑目標跟蹤；

第九步??可疑目標跟蹤

系統控制器將視場由光學搜索相機切換到光學跟蹤相機；

光學跟蹤相機掃描外界環境的同時啟動曝光傳感器工作；曝光傳感器將下一幀視場光亮度傳送給光學跟蹤相機；光學跟蹤相機根據下一幀視場光亮度設置曝光調整系數，控制光學跟蹤相機的曝光時間；

光學跟蹤相機將拍攝的圖像，發送給圖像處理模塊，圖像處理模塊根據可疑目標像素坐標位置及坐標位置變動，對目標位置進行預判斷，計算出二維轉臺指向軸相對目標預置位的脫靶量，并將脫靶量輸出給系統控制器，系統控制器控制二維轉臺指向目標；

第十步??可疑目標距離測量

系統控制器不斷接收圖像處理模塊發送過來的圖像，當目標的位置距離跟蹤視場4個像素以內時，系統控制器提示目標跟蹤到位；

在目標跟蹤到位后，通過系統控制器向激光測距機發送測距指令；激光測距機以固定的頻率連續對可疑目標進行距離測量；

第十一步??建立目標航跡

在自動跟蹤過程中，系統控制器通過對目標的方位、俯仰、距離的獲取及目標運動方向的計算，推算出目標的航跡，為目標的捕獲提供基礎；

若目標自動跟蹤過程中，發現目標并非為可疑目標，通過系統控制器解除目標的跟蹤，則轉入電視搜索探測裝置掃描外界環境；

至此完成了低慢小目標電視搜索探測。