[發(fā)明專利]一種對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611242397.0
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106643731B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 楊藝;金剛
• 申請（專利權(quán)）人: 凌云光技術(shù)集團有限責任公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06T7/246
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發(fā)明公開了一種對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：兩個成像單元和圖像處理裝置；每個成像單元包括一個柱透鏡和一個與圖像處理裝置相連接的線陣相機，其中，線陣相機的像元排列方向垂直于柱透鏡的母軸，點目標經(jīng)過柱透鏡成像后形成光條紋，線陣相機用于拍攝光條紋；兩個柱透鏡的母軸位于同一平面上且相互垂直，成像光軸相互平行，均指向點目標；圖像處理裝置用于以預設頻率檢測每個線陣相機中拍攝到相應光條紋的像元的像素坐標值和拍攝時間，并根據(jù)像素坐標值和拍攝時間合成點目標在觀察視場投影面上的運動軌跡曲線。該系統(tǒng)能夠以更高的采樣頻率和更高的分辨率對點目標進行定位和跟蹤測量，適用性更好。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領域，尤其涉及一種對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

點目標一般具有以下特征：圖像尺寸小，只包含一個或幾個像素，基本不攜帶目標形狀和圖案信息。通常，當物體成像距離較遠，或者實際關注的成像目標只是物體上的特征點時，均可以將物體作為點目標進行處理。

針對點目標，一般無法獲得其形狀輪廓和表面紋理等特征，主要關注的是點目標在觀察視場投影面上的存在性、點目標的位置坐標和運動軌跡等，亦即，在觀察視場投影面上，觀察點目標是否存在，點目標相對于觀察平臺的位置以及點目標在觀察視場投影面上的實際運動軌跡等。基于此，如果不關注物體的輪廓和表面特征，只關注物體的運動軌跡時，就可以將物體作為點目標進行觀測處理，例如：軍事中觀察遠處的飛機、紅外譜段上的坦克等，由于此類目標自身運動速度極快，且距離觀察平臺的距離較遠，通常不會關注其自身的輪廓或表面特征，只會對其運動情況進行跟蹤測量，此種情況下，就可以將飛機和坦克作為點目標進行跟蹤測量；在工業(yè)領域和科學實驗中，可以通過在被測對象上貼標志點的方法，將被測對象轉(zhuǎn)換為點目標，通過對點目標(標志點)的運動和姿態(tài)變化的跟蹤測量，實現(xiàn)對被測對象的跟蹤測量。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用圓透鏡和面陣相機對點目標在觀察視場投影面上的運動軌跡進行成像記錄，通過分析圖像進行點目標的跟蹤測量，但現(xiàn)有的面陣相機的分辨率和幀頻通常較低。目前常見面陣相機幀頻通常在10Hz～50Hz，面陣行列像元數(shù)小于2048pixel。更高的像元數(shù)的面陣相機幀頻更低，價格也非常昂貴。對于速度較快的點目標，用其進行測量跟蹤時，速度指標和精確度指標均無法滿足實際測量需求。

所以，現(xiàn)有的對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)，對于速度較快的點目標在觀察視場投影面上的運動軌跡的跟蹤和測量，速度指標和精度指標均無法滿足實際測量需求，適用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有的對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)，對于速度較快的點目標在觀察視場投影面上的運動軌跡的跟蹤和測量，速度指標和精度指標均無法滿足實際測量需求，適用性較差的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種對點目標進行跟蹤測量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：兩個成像單元和圖像處理裝置；每個所述成像單元包括一個柱透鏡和一個線陣相機，每個所述成像單元的線陣相機與所述圖像處理裝置通過信號傳輸線相連接；每個所述成像單元中，其線陣相機的像元排列方向垂直于其柱透鏡的母軸，點目標經(jīng)過該柱透鏡成像后形成光條紋，該光條紋與該線陣相機的像元排列方向垂直，該線陣相機用于在點目標于觀察視場投影面上運動的過程中實時拍攝該光條紋；所述兩個成像單元的柱透鏡的母軸相互垂直且位于同一平面上；所述兩個成像單元的柱透鏡的成像光軸相互平行，均指向所述點目標；所述圖像處理裝置用于在所述點目標于所述觀察視場投影面上運動的過程中，以預設頻率為檢測頻率，檢測每個線陣相機中拍攝到相應光條紋的像元的像素坐標值以及每個拍攝到相應光條紋的像元的拍攝時間，并根據(jù)所述像素坐標值和所述拍攝時間合成所述點目標在所述觀察視場投影面上運動的運動軌跡曲線。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述兩個成像單元相同。