一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺，特別是一種機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺，適用于對機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)進(jìn)行性能指標(biāo)驗證，屬于圖像處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)具有出動時間快、搜索范圍廣、機(jī)動靈活、針對性強(qiáng)的特點，在突發(fā)事件中越來越多地承擔(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)域的一個重要組成部分。隨著各領(lǐng)域?qū)υO(shè)備要求的越來越高，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)。利用驗證平臺開展的仿真試驗是機(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)驗證平臺大致分為如下兩類:軟件驗證平臺以及半實物仿真驗證平臺。軟件驗證平臺僅能驗證算法對已知圖像序列中的目標(biāo)的檢測與跟蹤，不能驗證算法對云臺的控制，導(dǎo)致驗證平臺不能閉環(huán)，并且目標(biāo)背景環(huán)境與機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的真實場景相差較大；半實物仿真驗證平臺中，申請?zhí)枮?201310231739.9，名稱為“無人機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量仿真教學(xué)系統(tǒng)”的中國專利采用的目標(biāo)探測器為單個可見光攝像機(jī)，申請?zhí)枮?200910066445.9，名稱為“一種末制導(dǎo)段仿真系統(tǒng)”的中國專利通過改變攝像機(jī)焦距的方法來模擬攝像機(jī)與目標(biāo)之間的距離變化，授權(quán)公告號為: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系統(tǒng)”的中國專利和申請?zhí)枮?201410127206.0，名稱為“一種軟著陸避障模擬試驗系統(tǒng)”的中國專利采用多導(dǎo)軌方式來模擬攝像機(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)域所面對的目標(biāo)背景為復(fù)雜環(huán)境背景，目標(biāo)會面臨周圍環(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，僅采用可見光探測手段不能實現(xiàn)對目標(biāo)的可靠檢測與跟蹤，運(yùn)用復(fù)雜的多導(dǎo)軌方式實現(xiàn)探測器件和目標(biāo)之間的相對運(yùn)動，機(jī)械結(jié)構(gòu)和電機(jī)控制都很復(fù)雜，會降低仿真系統(tǒng)的可靠性，同時會大大增加仿真系統(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)驗證平臺，利用硬件平臺實現(xiàn)對目標(biāo)場景和成像過程的仿真，利用軟件平臺對仿真圖像進(jìn)行處理，完成對目標(biāo)的檢測、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)驗證平臺，包括:仿真計算機(jī)、PCI采集卡、探測器件、伺服云臺、升降支架、立體沙盤和運(yùn)動目標(biāo)模擬器；
[0006]所述伺服云臺與升降支架固定連接，通過升降支架實現(xiàn)豎直方向的位移，探測器件固定安裝于伺服云臺的底部，對立體沙盤和在立體沙盤中運(yùn)動的目標(biāo)模擬器成像；
[0007]PCI采集卡與探測器件連接，采集探測器件中的圖像，仿真計算機(jī)向伺服云臺發(fā)送控制指令，通過控制伺服云臺的運(yùn)動，實現(xiàn)探測器件的三維運(yùn)動，從而完成對目標(biāo)模擬器的跟蹤，仿真計算機(jī)同時通過PCI采集卡獲得探測器件中的圖像，并利用仿真計算機(jī)中搭載的軟件平臺對獲得的圖像進(jìn)行處理；
[0008]所述軟件平臺包括:目標(biāo)模型及圖像緩存庫模塊、圖像預(yù)處理模塊、紅外檢測跟蹤模塊、可見光檢測跟蹤模塊、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算機(jī)獲得的紅外圖像和可見光圖像，對獲得的圖像進(jìn)行預(yù)處理之后分別發(fā)送給紅外檢測跟蹤模塊和可見光檢測跟蹤模塊，紅外檢測跟蹤模塊和可見光檢測跟蹤模塊利用目標(biāo)模型及圖像緩存庫模塊中的歷史圖像緩存庫、目標(biāo)特征庫和目標(biāo)先驗?zāi)Ｐ蛶鞂邮盏降念A(yù)處理圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測和跟蹤，并分別將檢測和跟蹤結(jié)果輸入到圖像融合模塊；
[0010]圖像融合模塊對紅外檢測跟蹤模塊和可見光檢測跟蹤模塊輸出的檢測和跟蹤結(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)果完成對目標(biāo)模擬器的定位。
[0011]所述伺服云臺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]所述硬件平臺中的立體沙盤、運(yùn)動目標(biāo)模擬器和探測器件的探測距離與真實場景的比例尺為I:100o
[0014]所述可見光檢測跟蹤模塊采用三幀差分與線性SVM特征分類結(jié)合的檢測方法。
[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)明中的硬件平臺采用升降平臺和云臺相結(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)軌和云臺相結(jié)合的方式相比，該方法結(jié)構(gòu)簡單、性能價格比高，且能充分模擬機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)的真實場景；
[0017](2)本發(fā)明中的硬件平臺中的探測器件包括了可見光攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)對目標(biāo)模擬器分別成像，可以應(yīng)對周圍環(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)明的可見光檢測跟蹤模塊采用三幀差分與線性SVM特征分類結(jié)合的檢測方法，利用三幀差分方法分離出運(yùn)動目標(biāo)，并利用了被檢測目標(biāo)的先驗知識進(jìn)行目標(biāo)的精確檢測，可以完成運(yùn)動目標(biāo)和靜止目標(biāo)的檢測，同時提高了目標(biāo)檢測的準(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)驗證平臺硬件連接圖；
[0020]圖2為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺軟件系統(tǒng)組成圖；
[0021]圖3為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺閉環(huán)工作原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】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:無人機(jī)距目標(biāo)距離(如不大于1000米)，運(yùn)動目標(biāo)運(yùn)動速度(如不大于70km/h)。按照相似準(zhǔn)則，以保證無人機(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)驗證平臺。
[0024]如圖1所示為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺硬件連接圖；圖2所示為機(jī)載目標(biāo)指示系統(tǒng)驗證平臺軟件系統(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)驗證平臺，包括:仿真計算機(jī)、PCI采集卡、探測器件、伺服云臺、升降支架、立體沙盤和運(yùn)動目標(biāo)模擬器；其連接圖如圖1所示。
[0025]所述伺服云臺與升降支架固定連接，通過升降支架實現(xiàn)豎直方向的位移，探測器件固定安裝于伺服云臺的底部，對立體沙盤和在立體沙盤中運(yùn)動的目標(biāo)模擬器成像；
[0026]PCI采集卡與探測器件連接，采集探測器件中的圖像，仿真計算機(jī)向伺服云臺發(fā)送控制指令，通過控制伺服云臺的運(yùn)動，實現(xiàn)探測器件的三維運(yùn)動，從而完成對目標(biāo)模擬器的跟蹤，仿真計算機(jī)同時通過PCI采集卡獲得探測器件中的圖像，并利用仿真計算機(jī)中搭載的軟件平臺對獲得的圖像進(jìn)行處理；
[0027](I)仿真計算機(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:用于將探測器件采集的信息輸入至仿真計算機(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