專利名稱:末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括一個(gè)中心相機(jī)等，中心相機(jī)與水平方向平行相機(jī)水平方向平行且相對位置固定；中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)垂直方向平行且相對位置固定；雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像獲取，計(jì)算出視場內(nèi)x?y兩維坐標(biāo)信息；雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像、水平方向平行相機(jī)的視頻圖像獲取，從水平方向進(jìn)行圖像匹配比較，計(jì)算出第三維距離信息；雙目測距視頻運(yùn)算模塊將視頻圖像的三維運(yùn)算結(jié)果送給中央控制單元，通過對水平和垂直方向獲得的第三維數(shù)據(jù)，重建三維圖像數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型模仿人眼的雙目視覺算法，獲取視場內(nèi)的三維數(shù)據(jù)，可應(yīng)用到軍用飛行器視頻影像自主三維定位。
【專利說明】
末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體地，涉及一種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著視覺影像技術(shù)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者從收音機(jī)到黑白電視，從彩色顯示到3D顯示。工業(yè)，社會，軍事的圖像二維數(shù)據(jù)需求，到三維數(shù)據(jù)需求。因?yàn)槠矫娑S顯示的局限性，目前人們更多的只能得到圖像的二維數(shù)據(jù)。特別是軍用飛行器在外界信號干擾，通過視頻圖像三維定位，可以為飛行器末端跟蹤鎖定目標(biāo)，提供強(qiáng)有力的支持，目前飛行器末端圖像定位只限于二維圖像鎖定，沒有圖像內(nèi)第三維信息。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其模仿人眼的雙目視覺算法，通過多相機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，多目影像采集，獲取視場內(nèi)的三維數(shù)據(jù)，可應(yīng)用到軍用飛行器視頻影像自主三維定位，也可以滿足其它方面自主三維定位需求。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括一個(gè)中心相機(jī)、一個(gè)水平方向平行相機(jī)、一個(gè)垂直方向平行相機(jī)、雙目測距視頻運(yùn)算模塊、中央控制單元、LED顯示模塊、數(shù)字圖像處理加速器，中心相機(jī)與水平方向平行相機(jī)水平方向平行且相對位置固定；中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)垂直方向平行且相對位置固定；雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像獲取，計(jì)算出視場內(nèi)χ-y兩維坐標(biāo)信息；雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像、水平方向平行相機(jī)的視頻圖像獲取，從水平方向進(jìn)行圖像匹配比較，計(jì)算出第三維距離信息；雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像、垂直方向平行相機(jī)的視頻圖像獲取，從垂直方向進(jìn)行圖像匹配比較，計(jì)算出第三維距離信息;雙目測距視頻運(yùn)算模塊將視頻圖像的三維運(yùn)算結(jié)果送給中央控制單元，通過對水平和垂直方向獲得的第三維數(shù)據(jù)，重建三維圖像數(shù)據(jù)。
[0005]優(yōu)選地，所述中心相機(jī)、水平方向平行相機(jī)、垂直方向平行相機(jī)都為可見光相機(jī)或紅外相機(jī)或微光相機(jī)或THz相機(jī)。
[0006]優(yōu)選地，所述雙目測距視頻運(yùn)算模塊應(yīng)用圖像線匹配算法。
[0007]本實(shí)用新型提供一種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)中心相機(jī)、一個(gè)垂直方向平行相機(jī)、雙目測距視頻運(yùn)算模塊、中央控制單元、LED顯示模塊、數(shù)字圖像處理加速器，中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)垂直方向相互平行對齊，中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)采集的兩路影像視頻，通過雙目測距視頻運(yùn)算模塊計(jì)算出目標(biāo)第三維的位置信息，結(jié)合一路視頻的視場中的其它兩維，將三維數(shù)據(jù)信息傳遞給中央控制單元，通過中央控制單元重建三維圖像數(shù)據(jù)。
[0008]優(yōu)選地，所述中心相機(jī)、水平方向平行相機(jī)、垂直方向平行相機(jī)都為可見光相機(jī)或紅外相機(jī)或微光相機(jī)或THz相機(jī)。
[0009]優(yōu)選地，所述雙目測距視頻運(yùn)算模塊應(yīng)用圖像線匹配算法。
[0010]優(yōu)選地，所述LED顯示模塊設(shè)有兩個(gè)發(fā)光二極管，當(dāng)系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)，LED燈全部點(diǎn)亮;當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，紅燈點(diǎn)亮，綠燈變暗；當(dāng)采集完成時(shí)，紅燈變暗，綠燈點(diǎn)亮。
[0011 ]優(yōu)選地，所述雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過調(diào)用所述數(shù)字圖像處理加速器的算法來完成處理任務(wù)，這方法只需讀取一次待處理的像素值，且處理過程不需要雙目測距視頻運(yùn)算模塊參與。
[0012]優(yōu)選地，所述雙目測距視頻運(yùn)算模塊的工作流程包括攝像機(jī)標(biāo)定、圖形獲取、圖形預(yù)處理、目標(biāo)檢測與特征提取、立體匹配、三維重建六個(gè)步驟。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:本實(shí)用新型可以為飛行器提供目標(biāo)三維位置信息，解決了目標(biāo)定位第三維位置信息缺失限制。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上，三相機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以提供垂直和水平兩方向的三維信息，最大限度提高了定位精度。同時(shí)圖像線匹配算法將減少了圖像匹配維度，大大精簡了運(yùn)算量，降低飛行器的運(yùn)算能耗及反應(yīng)時(shí)間。精度和效能提升的設(shè)計(jì)也將有利于此技術(shù)廣泛向其它目標(biāo)三維數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用與推廣。
【附圖說明】

[0014]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0015]圖1為本實(shí)用新型末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(實(shí)施例1)的原理框圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(實(shí)施例2)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括一個(gè)中心相機(jī)
1、一個(gè)水平方向平行相機(jī)2、一個(gè)垂直方向平行相機(jī)3、雙目測距視頻運(yùn)算模塊4、中央控制單元5、LED顯示模塊6、數(shù)字圖像處理加速器7，中心相機(jī)I與水平方向平行相機(jī)2水平方向平行且相對位置固定；中心相機(jī)I與垂直方向平行相機(jī)3垂直方向平行且相對位置固定;雙目測距視頻運(yùn)算模塊4通過對中心相機(jī)I的視頻圖像獲取，可以計(jì)算出視場內(nèi)x-y兩維坐標(biāo)信息;雙目測距視頻運(yùn)算模塊4通過對中心相機(jī)I的視頻圖像、水平方向平行相機(jī)2的視頻圖像獲取，從水平方向進(jìn)行圖像匹配比較，可計(jì)算出第三維距離信息；雙目測距視頻運(yùn)算模塊4通過對中心相機(jī)I的視頻圖像、垂直方向平行相機(jī)3的視頻圖像獲取，從垂直方向進(jìn)行圖像匹配比較，可計(jì)算出第三維距離信息;雙目測距視頻運(yùn)算模塊4將視頻圖像的三維運(yùn)算結(jié)果送給中央控制單元5，通過對水平和垂直方向獲得的第三維數(shù)據(jù)，重建三維圖像數(shù)據(jù)。LED顯示模塊6設(shè)有兩個(gè)發(fā)光二極管，當(dāng)系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)，LED燈全部點(diǎn)亮；當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，紅燈點(diǎn)亮，綠燈變暗；當(dāng)采集完成時(shí)，紅燈變暗，綠燈點(diǎn)亮。數(shù)字圖像處理加速器7用于加速某些比較占用時(shí)間的函數(shù)，減少整體算法的時(shí)間，使系統(tǒng)盡量滿足組實(shí)時(shí)性的要求。雙目測距視頻運(yùn)算模塊4通過調(diào)用數(shù)字圖像處理加速器7的算法來完成處理任務(wù)，這方法只需讀取一次待處理的像素值，且處理過程不需要雙目測距視頻運(yùn)算模塊4參與，大大加快了處理速度。雙目測距視頻運(yùn)算模塊4的工作流程包括攝像機(jī)標(biāo)定、圖形獲取、圖形預(yù)處理、目標(biāo)檢測與特征提取、立體匹配、三維重建六個(gè)步驟。
[0020]中心相機(jī)1、水平方向平行相機(jī)2、垂直方向平行相機(jī)3都可以但不限于為可見光相機(jī)或紅外相機(jī)或微光相機(jī)或THz相機(jī)。
[0021]本實(shí)用新型提出的視頻圖像三維數(shù)據(jù)獲取，可應(yīng)用于自主導(dǎo)航的飛行器圖像末端制導(dǎo)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中遠(yuǎn)程打擊導(dǎo)彈常受敵方信號干擾與屏蔽，使衛(wèi)星信號無法獲取，另外存在末端制導(dǎo)、目標(biāo)鎖定、距離和時(shí)間短、衛(wèi)星定位時(shí)間延遲和距離測量精度不夠等原因，使末端信息反饋延遲或誤差過大。圖像三維末端制導(dǎo)在末端目標(biāo)鎖定中有著很大的必要性。目前圖像和紅外末端制導(dǎo)，只能確定目標(biāo)在視場中兩維的位置，不能確定其第三維，對打擊精度有很大的局限性。本實(shí)用新型通過三相機(jī)的三維距離運(yùn)算，提供給末端圖像制導(dǎo)三維數(shù)據(jù)，可以更大程度增加末端鎖定的成功率。同時(shí)利用圖像線匹配算法及硬件運(yùn)算，可以最大程度降低反饋時(shí)間至微妙量級。提供水平和垂直兩方向第三維計(jì)算，一方面可以提高抗干擾性，另一方面給中央控制單元提供兩數(shù)據(jù)參考，以判斷準(zhǔn)確距離和選取最優(yōu)數(shù)據(jù)。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施核心重點(diǎn)在于:中心相機(jī)和水平方向平行相機(jī)水平保持平行對齊，相對位置要固定。中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)要保持垂直方向平行對齊，相對位置要固定，這樣最大程度提高第三維距離計(jì)算精度。雙目測距視頻運(yùn)算模塊盡量應(yīng)用圖像線匹配算法，以大幅度減低運(yùn)算量，以提高運(yùn)算速度，減低時(shí)間延遲。
[0023]實(shí)施例2
[0024]為了減低計(jì)算量，節(jié)約硬件成本，三相機(jī)結(jié)構(gòu)可以用雙相機(jī)結(jié)構(gòu)代替，從一個(gè)方向得到第三維位置信息。如圖2所示，實(shí)施例2與實(shí)施例1基本相同，其不同之處在于:本實(shí)用新型末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括一個(gè)中心相機(jī)1、一個(gè)垂直方向平行相機(jī)3、雙目測距視頻運(yùn)算模塊4、中央控制單元5、LED顯示模塊6、數(shù)字圖像處理加速器7，中心相機(jī)I與垂直方向平行相機(jī)3垂直方向相互平行對齊，中心相機(jī)I與垂直方向平行相機(jī)3采集的兩路影像視頻，通過雙目測距視頻運(yùn)算模塊4計(jì)算出目標(biāo)第三維的位置信息，結(jié)合一路視頻的視場中的其它兩維，將三維數(shù)據(jù)信息傳遞給中央控制單元5，通過中央控制單元重建三維圖像數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型系統(tǒng)可用于無人機(jī)，無人戰(zhàn)車，自主導(dǎo)航導(dǎo)彈末制導(dǎo)等各類設(shè)備。
[0025]本實(shí)用新型模仿人眼的雙目視覺算法，通過多相機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，多目影像采集，獲取視場內(nèi)的三維數(shù)據(jù)，可應(yīng)用到軍用飛行器視頻影像自主三維定位，也可以滿足其它方面自主三維定位需求。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于導(dǎo)彈末端圖像三維制導(dǎo)，為目標(biāo)末端鎖定提供三維位置信息。
[0026]以上對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)中心相機(jī)、一個(gè)水平方向平行相機(jī)、一個(gè)垂直方向平行相機(jī)、雙目測距視頻運(yùn)算模塊、中央控制單元、LED顯示模塊、數(shù)字圖像處理加速器，中心相機(jī)與水平方向平行相機(jī)水平方向平行且相對位置固定；中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)垂直方向平行且相對位置固定;雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像獲取，計(jì)算出視場內(nèi)χ-y兩維坐標(biāo)信息;雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像、水平方向平行相機(jī)的視頻圖像獲取，從水平方向進(jìn)行圖像匹配比較，計(jì)算出第三維距離信息;雙目測距視頻運(yùn)算模塊通過對中心相機(jī)的視頻圖像、垂直方向平行相機(jī)的視頻圖像獲取，從垂直方向進(jìn)行圖像匹配比較，計(jì)算出第三維距離信息；雙目測距視頻運(yùn)算模塊將視頻圖像的三維運(yùn)算結(jié)果送給中央控制單元，通過對水平和垂直方向獲得的第三維數(shù)據(jù)，重建三維圖像數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述中心相機(jī)、水平方向平行相機(jī)、垂直方向平行相機(jī)都為可見光相機(jī)或紅外相機(jī)或微光相機(jī)或THz相機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述中心相機(jī)、垂直方向平行相機(jī)都為可見光相機(jī)或紅外相機(jī)或微光相機(jī)或THz相機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述LED顯示模塊設(shè)有兩個(gè)發(fā)光二極管，當(dāng)系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)，LED燈全部點(diǎn)亮；當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，紅燈點(diǎn)亮，綠燈變暗；當(dāng)采集完成時(shí)，紅燈變暗，綠燈點(diǎn)亮。5.—種末端制導(dǎo)視頻圖像三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)中心相機(jī)、一個(gè)垂直方向平行相機(jī)、雙目測距視頻運(yùn)算模塊、中央控制單元，中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)垂直方向相互平行對齊，中心相機(jī)與垂直方向平行相機(jī)采集的兩路影像視頻，通過雙目測距視頻運(yùn)算模塊計(jì)算出目標(biāo)第三維的位置信息，結(jié)合一路視頻的視場中的其它兩維，將三維數(shù)據(jù)信息傳遞給中央控制單元，通過中央控制單元重建三維圖像數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H04N13/02GK205726180SQ201620205487
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】陳小軍, 李建軍
【申請人】中航華東光電（上海）有限公司