[發明專利]一種克服無線鏈路延時特性的圖像緩存跟蹤方法

有效

• 申請號: 201410829141.4
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104574383B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 丁楠;袁鑫;景彥哲
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;H04N7/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及機載圖像緩存跟蹤方法，特別涉及一種克服無線鏈路延時特性的圖像緩存跟蹤方法，適用于機載、車載無線控制鏈路目標捕捉條件拍攝領域，并能根據用戶需求，拓展應用于遠程數據實時處理等領域。

背景技術

機載遠程控制的無線鏈路是在受到大量數據壓縮解壓、地面周邊環境因素和地面站周邊電磁干擾等影響的同時，實現目標跟蹤數據的傳輸。為了保證平臺抓取跟蹤目標與地面站抓取跟蹤目標的一致性，圖像跟蹤方法必須同時解決在嵌入式芯片中完成大量圖像信息的快速儲存，對地面站與機載平臺無線鏈路數據對流延時的實時精確計算等問題。

為了解決機載圖像跟蹤方法由于地面站無線鏈路延時造成的地面站抓取跟蹤目標與機載實時抓取目標不一致的問題，通常策略是地面站圖像跟蹤操作人員通過經驗對延時情況進行預估算，人為預判延時后目標位置，同步發出跟蹤指令進行跟蹤。但是由于無線鏈路延時受到諸多因素影響預估值誤差大，地面站圖像操作人員同時還需要對圖像上快速運動目標進行跟蹤加矩，因而導致較低的跟蹤目標抓取成功率和較大的工作量。

發明內容

本發明的目的在于可有現有技術的不足，提供一種克服無線鏈路延時特性的圖像緩存跟蹤方法，該方法能夠有效地解決因圖像壓縮、地面環境、周邊電磁干擾等因素所引起的無線鏈路延時問題對遠程無線跟蹤目標抓取成功率的影響，目標抓取成功率高、抓取難度低，大幅度提高了圖像跟蹤操作人員的工作效率。

本發明的上述目的通過下述技術方案予以實現：

一種克服無線鏈路延時特性的圖像緩存跟蹤方法，通過圖像緩存跟蹤系統、攝像機、無線鏈路模塊和地面站實現，所述圖像緩存跟蹤系統包括信息處理模塊、FPGA模塊、緩存模塊和圖像跟蹤畫面切換模塊，具體實現過程如下：

(1)、FPGA模塊接收外部攝像機發送的圖像信息數據，同時將所述數據發送到信息處理模塊和緩存模塊；其中，緩存模塊將所述圖像信息數據按照時間順序進行緩存；信息處理模塊按照設定的壓縮格式對接收到的實時圖像信息數據進行壓縮處理，并將壓縮后的數據流返回給FPGA模塊；

(2)、FPGA模塊接收到所述壓縮后的圖像信息數據流，進行數據校驗，如果所述數據流的壓縮格式與設定的壓縮格式相同，則發送所述數據流到外部的無線鏈路模塊，通過下行鏈路發送所述圖像信息數據流到地面站；

(3)、地面站通過上行鏈路發送跟蹤指令到所述的無線鏈路模塊，并通過FPGA模塊轉發給信息處理模塊，信息處理模塊按照所述跟蹤指令中的圖片抓取位置信息進行目標抓取操作，具體過程如下：

(3a)、信息處理模塊發送圖片提取命令到圖像跟蹤畫面切換模塊；

(3b)、圖像跟蹤畫面切換模塊根據上行鏈路延時值Δt₁和下行鏈路延時值Δt₂，在緩沖模塊中讀取與地面站發出跟蹤指令時所針對的圖像信息數據幀，其中：所述圖像信息數據幀在緩存模塊中存放時，無線鏈路模塊將所述圖像信息數據幀通過下行鏈路經過延時Δt₂發送到地面站，地面站根據接收到的圖像信息數據幀發出跟蹤指令，所述跟蹤指令經過延時Δt₁到達圖像緩存跟蹤系統的無線鏈路模塊；

(3c)、圖像跟蹤畫面切換模塊發送所述圖像信息數據幀到信息處理模塊，信息處理模塊根據跟蹤指令中的圖片抓取位置信息確定波門移動量，并根據所述移動量移動波門到目標抓取區域；

(3d)、信息處理模塊采用圖像跟蹤算法，按照波門內的圖像信息數據進行灰度特征的相關匹配，識別目標輪廓，即確定跟蹤目標在圖像中的位置和大小；

(3e)、信息處理模塊從緩存模塊中按照時間順序讀取下一幀圖像信息數據，并將所述圖像信息數據與步驟(3d)內確定的跟蹤目標圖像數據進行比較，確定出所述圖像信息數據幀中的目標位置與上一幀圖像信息數據中的目標位置的差值，即目標脫靶量；并按照目標脫靶量進行波門移動；

(3f)、重復步驟(3d)～(3e)，即按照時間順序對緩存模塊中的圖像數據按幀提取，進行圖像目標跟蹤，直到讀取完所述緩存內的圖像信息數據，則通過圖像跟蹤畫面切換模塊切換到實時圖像數據進行目標跟蹤。

上述的克服無線鏈路延時特性的圖像緩存跟蹤方法，在步驟(3)中，圖像跟蹤畫面切換模塊從緩存模塊中讀取一幀圖像信息數據，具體讀取過程如下：

圖像跟蹤畫面切換模塊發送數據提取命令道FPGA模塊，FPGA模塊根據所述提取命令中設定的提取時間計算得到所述數據在緩存模塊中的存放地址，并按照所述地址從緩存模塊中讀取圖像信息數據幀，然后發送所述數據幀到圖像跟蹤畫面切換模塊。