一種克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)載圖像緩存跟蹤方法，特別涉及一種克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，適用于機(jī)載、車載無線控制鏈路目標(biāo)捕捉條件拍攝領(lǐng)域，并能根據(jù)用戶需求，拓展應(yīng)用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)載遠(yuǎn)程控制的無線鏈路是在受到大量數(shù)據(jù)壓縮解壓、地面周邊環(huán)境因素和地面站周邊電磁干擾等影響的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)的傳輸。為了保證平臺抓取跟蹤目標(biāo)與地面站抓取跟蹤目標(biāo)的一致性，圖像跟蹤方法必須同時(shí)解決在嵌入式芯片中完成大量圖像信息的快速儲(chǔ)存，對地面站與機(jī)載平臺無線鏈路數(shù)據(jù)對流延時(shí)的實(shí)時(shí)精確計(jì)算等問題。
[0003]為了解決機(jī)載圖像跟蹤方法由于地面站無線鏈路延時(shí)造成的地面站抓取跟蹤目標(biāo)與機(jī)載實(shí)時(shí)抓取目標(biāo)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(jīng)驗(yàn)對延時(shí)情況進(jìn)行預(yù)估算，人為預(yù)判延時(shí)后目標(biāo)位置，同步發(fā)出跟蹤指令進(jìn)行跟蹤。但是由于無線鏈路延時(shí)受到諸多因素影響預(yù)估值誤差大，地面站圖像操作人員同時(shí)還需要對圖像上快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤加矩，因而導(dǎo)致較低的跟蹤目標(biāo)抓取成功率和較大的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于可有現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種克服無線鏈路延時(shí)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(huán)境、周邊電磁干擾等因素所引起的無線鏈路延時(shí)問題對遠(yuǎn)程無線跟蹤目標(biāo)抓取成功率的影響，目標(biāo)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。
[0005]本發(fā)明的上述目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，通過圖像緩存跟蹤系統(tǒng)、攝像機(jī)、無線鏈路模塊和地面站實(shí)現(xiàn)，所述圖像緩存跟蹤系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)過程如下:
[0007](I) ,FPGA模塊接收外部攝像機(jī)發(fā)送的圖像信息數(shù)據(jù)，同時(shí)將所述數(shù)據(jù)發(fā)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(shù)據(jù)按照時(shí)間順序進(jìn)行緩存；信息處理模塊按照設(shè)定的壓縮格式對接收到的實(shí)時(shí)圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，并將壓縮后的數(shù)據(jù)流返回給FPGA模塊；
[0008](2)、FPGA模塊接收到所述壓縮后的圖像信息數(shù)據(jù)流，進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，如果所述數(shù)據(jù)流的壓縮格式與設(shè)定的壓縮格式相同，則發(fā)送所述數(shù)據(jù)流到外部的無線鏈路模塊，通過下行鏈路發(fā)送所述圖像信息數(shù)據(jù)流到地面站；
[0009](3)、地面站通過上行鏈路發(fā)送跟蹤指令到所述的無線鏈路模塊，并通過FPGA模塊轉(zhuǎn)發(fā)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(jìn)行目標(biāo)抓取操作，具體過程如下:
[0010](3a)、信息處理模塊發(fā)送圖片提取命令到圖像跟蹤畫面切換模塊；
[0011](3b)、圖像跟蹤畫面切換模塊根據(jù)上行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t1和下行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t2,在緩沖模塊中讀取與地面站發(fā)出跟蹤指令時(shí)所針對的圖像信息數(shù)據(jù)幀，其中:所述圖像信息數(shù)據(jù)幀在緩存模塊中存放時(shí)，無線鏈路模塊將所述圖像信息數(shù)據(jù)幀通過下行鏈路經(jīng)過延時(shí)At2發(fā)送到地面站，地面站根據(jù)接收到的圖像信息數(shù)據(jù)幀發(fā)出跟蹤指令，所述跟蹤指令經(jīng)過延時(shí)At1到達(dá)圖像緩存跟蹤系統(tǒng)的無線鏈路模塊；
[0012](3c)、圖像跟蹤畫面切換模塊發(fā)送所述圖像信息數(shù)據(jù)幀到信息處理模塊，信息處理模塊根據(jù)跟蹤指令中的圖片抓取位置信息確定波門移動(dòng)量，并根據(jù)所述移動(dòng)量移動(dòng)波門到目標(biāo)抓取區(qū)域；
[0013](3d)、信息處理模塊采用圖像跟蹤算法，按照波門內(nèi)的圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度特征的相關(guān)匹配，識別目標(biāo)輪廓，即確定跟蹤目標(biāo)在圖像中的位置和大小；
[0014](3e)、信息處理模塊從緩存模塊中按照時(shí)間順序讀取下一幀圖像信息數(shù)據(jù)，并將所述圖像信息數(shù)據(jù)與步驟(3d)內(nèi)確定的跟蹤目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定出所述圖像信息數(shù)據(jù)幀中的目標(biāo)位置與上一幀圖像信息數(shù)據(jù)中的目標(biāo)位置的差值，即目標(biāo)脫靶量；并按照目標(biāo)脫靶量進(jìn)行波門移動(dòng)；
[0015](3f)、重復(fù)步驟(3d)?(3e)，即按照時(shí)間順序?qū)彺婺K中的圖像數(shù)據(jù)按幀提取，進(jìn)行圖像目標(biāo)跟蹤，直到讀取完所述緩存內(nèi)的圖像信息數(shù)據(jù)，則通過圖像跟蹤畫面切換模塊切換到實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤。
[0016]上述的克服無線鏈路延時(shí)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(shù)據(jù)，具體讀取過程如下:
[0017]圖像跟蹤畫面切換模塊發(fā)送數(shù)據(jù)提取命令道FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊根據(jù)所述提取命令中設(shè)定的提取時(shí)間計(jì)算得到所述數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀，然后發(fā)送所述數(shù)據(jù)幀到圖像跟蹤畫面切換模塊。
[0018]上述的克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，在步驟(3b)中，上行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t1和下行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t2的具體計(jì)算過程如下:
[0019](3ba)、地面站通過上行鏈路按照設(shè)定的延時(shí)測試周期T，發(fā)送延時(shí)測試指令到所述的無線鏈路模塊，所述無線鏈路模塊通過FPGA模塊轉(zhuǎn)發(fā)所述延時(shí)測試指令到信息處理模塊，信息處理模塊根據(jù)所述指令的接收時(shí)刻值tr和所述指令從地面站發(fā)出的時(shí)刻值ts計(jì)算得到上行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t1= tr-ts:
[0020](3bb)、信息處理模塊將步驟(3ba)計(jì)算得到的上行鏈路延時(shí)值Δ I1添加到發(fā)送給FPGA模塊的壓縮數(shù)據(jù)流中；并通過下行鏈路發(fā)送給地面站；
[0021](3bc)、地面站根據(jù)所述壓縮數(shù)據(jù)流的從無線鏈路模塊發(fā)出的時(shí)刻值和地面站接收所述數(shù)據(jù)的時(shí)刻值，計(jì)算得到下行鏈路延時(shí)值Δ t2;
[0022](3bd)、地面站將上行鏈路延時(shí)值Δ h和下行鏈路延時(shí)值Λ t 2發(fā)送到所述無線鏈路模塊，并通過FPGA模塊轉(zhuǎn)發(fā)給圖像跟蹤畫面切換模塊。
[0023]上述的克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，在步驟(3bd)中，將所述上行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t1和下行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t2與設(shè)定的限定值進(jìn)行比較，并進(jìn)行如下處理:
[0024]如果At1STlup,則限定 At1= Tlup;如果 Δ t ^Tldmtn，則限定 At1= Tldmm;
[0025]如果Λ t2>T2up，則限定 Λ t2= T2 up;如果 Λ 12〈T2d_，則限定 Λ t2= T2 d_;
[0026]其中，Tlui^P Tl d_分別為設(shè)定的上行鏈路時(shí)延的上限值和下限值；T2丨和Τ2 “分別為設(shè)定的下行鏈路時(shí)延的上限值和下限值。
[0027]上述的克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，在步驟(3bd)中，當(dāng)前時(shí)延測試周期內(nèi)計(jì)算得到的上行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t1和下行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t2與上一個(gè)周期計(jì)算得到的上行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t/和下行鏈路延時(shí)值A(chǔ)t?滿足如下條件:
[0028]At/ -At1ICTltl^lAt2' - Δ t21 <T2th
[0029]其中，Tlth和T2 th分別為設(shè)定的上行鏈路延時(shí)最大偏差值和下行鏈路延時(shí)最大偏差值;
[0030]如果I At/ -At」彡Tlth或I At2' -At2I彡T2th，則保持上一個(gè)時(shí)延測試周期內(nèi)計(jì)算得到的上行鏈路延時(shí)值和下行鏈路延時(shí)值不變，即設(shè)定At1= At/且At2 =Δ X2' ο
[0031]上述的克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，在步驟(3d)中，信息處理模塊對圖像信息數(shù)據(jù)幀進(jìn)行灰度特征的相關(guān)匹配處理前，首先對所述圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波處理。
[0032]上述的克服無線鏈路延時(shí)特性的圖像緩存跟蹤方法，在步驟(3c)中波門的初始位置設(shè)定在圖像中間位置。
[0033]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0034](I)、本發(fā)明采用圖像緩存模塊對圖像數(shù)