本發(fā)明涉及經(jīng)緯儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤裝置及跟蹤方法。

背景技術(shù)：

電視跟蹤器是利用光電成像技術(shù)，計算傳感器跟蹤范圍內(nèi)的各類目標(biāo)距離視場中心的偏差(也稱脫靶量)，把該偏差送給伺服系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)控制經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)動，將目標(biāo)拉到視場中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跟蹤的系統(tǒng)。為了跟蹤不同特性目標(biāo)及不同距離的目標(biāo)，目前大部分經(jīng)緯儀的電視跟蹤系統(tǒng)都包括不同焦距的光學(xué)系統(tǒng)及不同波段的傳感器，例如焦距有定焦系統(tǒng)，多檔變焦系統(tǒng)，連續(xù)變焦系統(tǒng)等，傳感器有長波紅外、中波紅外、短波紅外、可見光相機(jī)等；傳統(tǒng)處理方法有兩種，一種是各個傳感器獨(dú)立跟蹤，由人手動選取伺服利用哪個傳感器的數(shù)據(jù)，圖1是其示例圖，由于沒有利用其它傳感器信息，使得各跟蹤器跟蹤的可能不是同一目標(biāo)，切換跟蹤目標(biāo)時要憑經(jīng)驗(yàn)；另一種是多傳感器融合跟蹤，圖2是其示例圖，其中包括兩種實(shí)現(xiàn)方案，圖2中加粗實(shí)線的方案是每個跟蹤器先各自進(jìn)行圖像處理，將處理結(jié)果送給融合系統(tǒng)進(jìn)行融合處理，這種方案需要各個跟蹤器數(shù)據(jù)的同步，必然會增加脫靶量的輸出延時；圖2中加粗虛線的方案是融合系統(tǒng)直接處理多傳感器的圖像數(shù)據(jù)，這種方案對于大于兩個的傳感器很難實(shí)時完成跟蹤處理。因此如何在不增加脫靶量輸出延時的前提下，盡量利用其它傳感器信息，提高跟蹤質(zhì)量是具有多傳感器的經(jīng)緯儀亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在一臺經(jīng)緯儀上存在多個傳感器進(jìn)行跟蹤時，每個跟蹤器都能合理利用其它傳感器信息進(jìn)行跟蹤的裝置，進(jìn)而提供一種經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤裝置及跟蹤方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

一種經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤裝置，包括：多個不同焦距的光學(xué)系統(tǒng)、多個不同波段的傳感器、圖像跟蹤器及跟蹤結(jié)果輸出單元、信息交換單元和外引導(dǎo)；

所述光學(xué)系統(tǒng)分別將物體聚焦到所述傳感器靶面上，傳感器將其轉(zhuǎn)換成圖像信號送到各自的圖像跟蹤器進(jìn)行計算，每個圖像跟蹤器在計算目標(biāo)脫靶量的同時，通過信息交換單元，參考其他傳感器的跟蹤結(jié)果及外引導(dǎo)的信息，計算結(jié)果由跟蹤結(jié)果輸出單元直接輸出。

在上述技術(shù)方案中，所述裝置的一種具體方案為，包括：長波紅外定焦光學(xué)系統(tǒng)、長波紅外傳感器、長波紅外圖像跟蹤器、長波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元、中波紅外兩檔焦距光學(xué)系統(tǒng)、中波紅外傳感器、中波紅外圖像跟蹤器、中波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元、可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)一、可見光傳感器一、可見光圖像跟蹤器一、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元一、可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)二、可見光傳感器二、可見光圖像跟蹤器二、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元二、信息交換單元和外引導(dǎo)；

所述長波紅外定焦光學(xué)系統(tǒng)、中波紅外兩檔焦距光學(xué)系統(tǒng)、可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)一和可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)二分別將物體聚焦到長波紅外傳感器、中波紅外傳感器、可見光傳感器一和可見光傳感器二靶面上，各傳感器分別將其轉(zhuǎn)換成圖像信號后，分別送到長波紅外圖像跟蹤器、中波紅外圖像跟蹤器、可見光圖像跟蹤器一和可見光圖像跟蹤器二進(jìn)行計算，每個跟蹤器在計算目標(biāo)脫靶量的同時，通過信息交換單元，參考其他傳感器的跟蹤結(jié)果及外引導(dǎo)的信息，計算結(jié)果由長波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元、中波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元一、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元二直接輸出。

在上述技術(shù)方案中，所述信息交換單元為外部通訊系統(tǒng)、CPCI計算機(jī)或公共存儲部件。

一種經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤方法，包括以下步驟：

a.讀圖像：讀當(dāng)前幀圖像存到DSP內(nèi)存中；

b.讀外系統(tǒng)信息：時間碼、編碼器值及當(dāng)前跟蹤狀態(tài)；

c.當(dāng)前是否有正在跟蹤的目標(biāo)，若沒有轉(zhuǎn)到步驟k；

d.若有計算目標(biāo)的脫靶量，根據(jù)外引導(dǎo)信息判斷本跟蹤器所跟蹤的是否是主跟蹤目標(biāo)，不是主跟蹤目標(biāo)轉(zhuǎn)到步驟i；

e.若是主跟蹤目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)特性計算目標(biāo)跟蹤的可信度；

f.若可信度大于閾值，輸出目標(biāo)脫靶量；

g.若可信度不大于閾值，找跟蹤統(tǒng)一目標(biāo)的其它傳感器中跟蹤置信度最高者，建議將主跟蹤目標(biāo)轉(zhuǎn)到該路跟蹤器上，輸出目標(biāo)脫靶量；

h.不是主跟蹤目標(biāo)，其它跟蹤器是否有主跟蹤目標(biāo)，若沒有，輸出目標(biāo)脫靶量；

i.其它跟蹤器有跟蹤的目標(biāo)，判斷本跟蹤器跟蹤的目標(biāo)與主跟蹤目標(biāo)是否是同一目標(biāo)，若是同一目標(biāo)，輸出目標(biāo)脫靶量；

j.若與主跟蹤目標(biāo)不是同一目標(biāo)，在主跟蹤目標(biāo)位置捕獲目標(biāo)，若捕到目標(biāo)，計算可信度，可信度大于設(shè)定閾值，則跟蹤新捕獲的目標(biāo)，否則跟蹤原目標(biāo)并標(biāo)識出與主跟蹤目標(biāo)不一致，輸出目標(biāo)脫靶量，若沒捕到目標(biāo)，直接輸出目標(biāo)脫靶量；

k.當(dāng)前沒有正在跟蹤的目標(biāo)，根據(jù)當(dāng)前其它跟蹤器中是否有主跟蹤目標(biāo)作相應(yīng)處理：

有主跟蹤目標(biāo)時，首先在主跟蹤目標(biāo)位置捕獲目標(biāo)，捕到目標(biāo)就跟蹤該目標(biāo)，輸出目標(biāo)狀態(tài)；在該位置沒捕到目標(biāo)時再在整個視場捕獲目標(biāo)，若沒捕到目標(biāo)輸出目標(biāo)狀態(tài)，若捕到目標(biāo)，則將捕獲到的目標(biāo)標(biāo)識出與主跟蹤目標(biāo)不一致；

沒有主跟蹤目標(biāo)時，在整個視場捕獲目標(biāo)，若沒捕到目標(biāo)輸出目標(biāo)狀態(tài)，若捕到目標(biāo)，計算與其它傳感器所跟蹤目標(biāo)是否是同一目標(biāo)并做出標(biāo)記。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤裝置，該裝置能夠在每路傳感器內(nèi)對目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時跟蹤的同時，利用其它傳感器的信息來判斷所跟蹤目標(biāo)的可信度，從而提高跟蹤可靠性。

本發(fā)明提供的經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤方法，跟蹤過程中，利用其它傳感器的信息，僅增加少量計算量，不影響跟蹤實(shí)時性，但極大的提高了跟蹤的可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為現(xiàn)有經(jīng)緯儀上的多傳感器跟蹤器獨(dú)立跟蹤的示意圖。

圖2為現(xiàn)有經(jīng)緯儀上的多傳感器融合跟蹤示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤裝置示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤方法流程圖。

圖3中的附圖標(biāo)記表示為：

1-長波紅外定焦光學(xué)系統(tǒng)、2-長波紅外傳感器、3-長波紅外圖像跟蹤器、4-長波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元、5-中波紅外兩檔焦距光學(xué)系統(tǒng)、6-中波紅外傳感器、7-中波紅外圖像跟蹤器、8-中波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元、9-可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)一、10-可見光傳感器一、11-可見光圖像跟蹤器一、12-可見光跟蹤結(jié)果輸出單元一、13-可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)二、14-可見光傳感器二、15-可見光圖像跟蹤器二、16-可見光跟蹤結(jié)果輸出單元二、17-信息交換單元、18-外引導(dǎo)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的發(fā)明原理為：目標(biāo)相對光軸的角度等于量綱乘以目標(biāo)距視場中心的像素值，量綱就是每個像素所代表的角度值，其格式如下式：

由量綱公式可以看出，當(dāng)一個傳感器確定后，像元尺寸就固定了，那么量綱僅與焦距有關(guān)，只要知道當(dāng)前的實(shí)時焦距，就可以計算出量綱，進(jìn)而就可以知道所跟蹤的目標(biāo)相對光軸的角度，再參考目標(biāo)運(yùn)動趨勢，就可以計算出4個傳感器是否是跟蹤同一目標(biāo)。若是同一目標(biāo)再根據(jù)各個傳感器目標(biāo)的對比度來判斷哪個可信度更高。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細(xì)說明。

參見圖3：一種經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤裝置，包括：長波紅外定焦光學(xué)系統(tǒng)1、長波紅外傳感器2、長波紅外圖像跟蹤器3、長波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元4、中波紅外兩檔焦距光學(xué)系統(tǒng)5、中波紅外傳感器6、中波紅外圖像跟蹤器7、中波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元8、可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)一9、可見光傳感器一10、可見光圖像跟蹤器一11、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元一12、可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)二13、可見光傳感器二14、可見光圖像跟蹤器二15、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元二16、信息交換單元17和外引導(dǎo)18；

其中每個傳感器的跟蹤原理與背景技術(shù)中第一種方式相同。所述長波紅外定焦光學(xué)系統(tǒng)1、中波紅外兩檔焦距光學(xué)系統(tǒng)5、可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)一9和可見光連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)二13分別將物體聚焦到長波紅外傳感器2、中波紅外傳感器6、可見光傳感器一10和可見光傳感器二14靶面上，各傳感器分別將其轉(zhuǎn)換成圖像信號后，分別送到長波紅外圖像跟蹤器3、中波紅外圖像跟蹤器7、可見光圖像跟蹤器一11和可見光圖像跟蹤器二15進(jìn)行計算，每個跟蹤器在計算目標(biāo)脫靶量的同時，通過信息交換單元17，參考其他傳感器的跟蹤結(jié)果及外引導(dǎo)18的信息，計算結(jié)果由長波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元4、中波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元8、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元一12、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元二16直接輸出。

所述信息交換單元17為外部通訊系統(tǒng)、CPCI計算機(jī)或公共存儲部件。

所述外部通訊系統(tǒng)可以是主控系統(tǒng)，因?yàn)樵诮?jīng)緯儀中主控系統(tǒng)需要接收跟蹤器發(fā)出的跟蹤結(jié)果信息同時還需要發(fā)送時間碼編碼器及外引導(dǎo)18數(shù)據(jù)等給跟蹤器，所以與所有跟蹤器都有雙向接口，可以作為信息交換單元17。

對于基于CPCI結(jié)構(gòu)圖像處理卡的跟蹤器，每個CPCI圖像卡都對應(yīng)一路跟蹤器，當(dāng)各個卡都插在CPCI計算機(jī)內(nèi)時，上位機(jī)就可以和每一個進(jìn)行圖像卡進(jìn)行通訊，因此也可以作為信息交換單元17。

本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于，每個跟蹤器(包括長波紅外圖像跟蹤器3、中波紅外圖像跟蹤器7、可見光圖像跟蹤器一11和可見光圖像跟蹤器二15在計算目標(biāo)脫靶量的同時，通過信息交換單元17，參考其他傳感器的信息，包括外引導(dǎo)18信息。例如長波紅外圖像跟蹤器3在計算目標(biāo)脫靶量時要參考中波紅外跟蹤結(jié)果輸出單元8、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元一12、可見光跟蹤結(jié)果輸出單元二16及外引導(dǎo)18的信息。同理中波紅外圖像跟蹤器7、可見光圖像跟蹤器一11和可見光圖像跟蹤器二15也參考其它3個跟蹤結(jié)果和外引導(dǎo)18信息。

參見圖4：一種經(jīng)緯儀中多傳感器協(xié)同跟蹤方法，包括以下步驟：

a.讀圖像：讀當(dāng)前幀圖像存到DSP內(nèi)存中；

b.讀外系統(tǒng)信息：時間碼、編碼器值及當(dāng)前跟蹤狀態(tài)；

c.當(dāng)前是否有正在跟蹤的目標(biāo)，若沒有轉(zhuǎn)到步驟k；

d.若有計算目標(biāo)的脫靶量，根據(jù)外引導(dǎo)信息判斷本跟蹤器所跟蹤的是否是主跟蹤目標(biāo)，不是主跟蹤目標(biāo)轉(zhuǎn)到步驟i；

e.若是主跟蹤目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)特性計算目標(biāo)跟蹤的可信度；

f.若可信度大于閾值，輸出目標(biāo)脫靶量；

g.若可信度不大于閾值，找跟蹤統(tǒng)一目標(biāo)的其它傳感器中跟蹤置信度最高者，建議將主跟蹤目標(biāo)轉(zhuǎn)到該路跟蹤器上，輸出目標(biāo)脫靶量；

h.不是主跟蹤目標(biāo)，其它跟蹤器是否有主跟蹤目標(biāo)，若沒有，輸出目標(biāo)脫靶量；

i.其它跟蹤器有跟蹤的目標(biāo)，判斷本跟蹤器跟蹤的目標(biāo)與主跟蹤目標(biāo)是否是同一目標(biāo)，若是同一目標(biāo)，輸出目標(biāo)脫靶量；

j.若與主跟蹤目標(biāo)不是同一目標(biāo)，在主跟蹤目標(biāo)位置捕獲目標(biāo)，若捕到目標(biāo)，計算可信度，可信度大于設(shè)定閾值，則跟蹤新捕獲的目標(biāo)，否則跟蹤原目標(biāo)并標(biāo)識出與主跟蹤目標(biāo)不一致，輸出目標(biāo)脫靶量，若沒捕到目標(biāo)，直接輸出目標(biāo)脫靶量；

k.當(dāng)前沒有正在跟蹤的目標(biāo)，根據(jù)當(dāng)前其它跟蹤器中是否有主跟蹤目標(biāo)作相應(yīng)處理：

有主跟蹤目標(biāo)時，首先在主跟蹤目標(biāo)位置捕獲目標(biāo)，捕到目標(biāo)就跟蹤該目標(biāo)，輸出目標(biāo)狀態(tài)；在該位置沒捕到目標(biāo)時再在整個視場捕獲目標(biāo)，若沒捕到目標(biāo)輸出目標(biāo)狀態(tài)，若捕到目標(biāo)，則將捕獲到的目標(biāo)標(biāo)識出與主跟蹤目標(biāo)不一致；

沒有主跟蹤目標(biāo)時，在整個視場捕獲目標(biāo)，若沒捕到目標(biāo)輸出目標(biāo)狀態(tài)，若捕到目標(biāo)，計算與其它傳感器所跟蹤目標(biāo)是否是同一目標(biāo)并做出標(biāo)記。

所述主跟蹤目標(biāo)是指經(jīng)緯儀的伺服系統(tǒng)利用該目標(biāo)信息來控制經(jīng)緯儀。所述目標(biāo)狀態(tài)：包括目標(biāo)脫靶量，目標(biāo)是否有效，與其它目標(biāo)是否是同一目標(biāo)等。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。