CN109696689A - 一种光流与激光结合的跟踪测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光流与激光结合的跟踪测距方法，其包括：光流检测单元，位移解算单元，角度变换单元，激光测距单元，光流检测单元与激光测距单元方向相同且相互锁定，先用光流检测单元对跟踪目标进行焦点锁定，同时激光测距单元指向目标，进行激光测距，跟踪目标产生位移，同时产生光流信号，光流检测单元检测光流信号，再由位移解算单元对光流信号进行位移方向解算，然后角度变换单元变换角度，带动光流检测单元保持焦点锁定跟踪目标，同时激光测距单元也保持指向跟踪目标进行测距。本发明将光流跟踪与激光测距进行结合，实现了二维与单点结合对目标的跟踪测距。
Description
技术领域：
本发明涉及跟踪测距领域，特别涉及了一种光流与激光结合的跟踪测距方法。
背景技术：
对移动目标的持续跟踪测距，传统主流的方式为使用激光跟踪仪。激光跟踪仪通过发射器发出激光，再由接收器接收反射回来的激光，对物体进行测距，当物体位置变化，激光反射的方向就发生变化，从而调整发射器的方向来跟踪移动物体，这种方式可以实现对物体较为准确的跟踪定位。但是，激光跟踪仪是极为精密的仪器，对其测量进度的影响因素非常多。激光跟踪仪除了激光发射器，还需要在目标物体上设有反射靶镜，反射靶镜的姿态或者其他因素的变化极容易对跟踪测距产生较大影响，而且对于难以设置靶镜的目标，这种方式很难正常使用。
另外一种可以跟踪测距的方式为激光点云技术，对所探测的环境进行整体的深度探测，这样只要目标在探测范围之内移动，就可以持续检测其距离。但是这种方式是对整个环境进行深度探测，TOF数据处理的量和难度是很大的问题，而且容易受自然光、反射光等的干扰。
光流是三维环境在二维平面的投影，物体的移动会在镜头所拍摄的画面中产生光流。光流技术主要被用来检测物体的移动，因此用光流来做对物体的跟踪，是很适用的方法
综上所述，设计一种跟踪机制抗干扰能力较强，数据处理的量和难度适中，方便使用且测量可靠的跟踪测距仪是非常有必要的。
发明内容：
本发明的目的是解决上有背景技术提出不足，提供一种光流与激光结合的跟踪测距方法。
一种光流与激光结合的跟踪测距方法，包括光流检测单元，位移解算单元，角度变换单元，激光测距单元，光流检测单元与激光测距单元方向一致且相互锁定，光流检测单元对要跟踪的目标进行焦点锁定，同时激光测距单元指向跟踪目标进行测距，目标发生位移，产生光流数据，光流检测单元检测光流数据，由位移解算单元判断位移的方向，然后产生角度变换信息，再由角度变换单元变换角度，带动光流检测单元与激光测距单元保持锁定移动目标，对目标进行跟踪测距。
所述光流检测单元与激光测距单元方向一致且相互锁定，光流检测模块与激光测距模块是刚性连接的，且光流检测镜头的中轴线与激光光路是平行的，激光指向就是光流检测镜头的指向。
所述对要跟踪的目标进行焦点锁定，光流检测模块对跟踪目标所处环境进行成像，并且将要跟踪目标的成像置于所成像画面的中心，所述带动光流检测单元与激光测距单元保持锁定移动目标，目标发生位移，角度变换单元会根据位移解算单元得出的位移数据进行变换角度，保持跟踪目标的成像始终在光流检测镜头所拍摄画面的中心位置，保持激光测距模块始终指向目标。
所述角度变换单元，是一个两轴的角度变换装置，在水平和垂直方向各设有一个360°舵机，两个舵机相互配合进行半球的角度变换，角度变换单元与光流检测单元、激光测距单元刚性连接，带动光光流检测单元与激光测距单元的方向保持锁定跟踪目标。
本发明的优点和积极效果：
本发明用光流的方式来对物体进行跟踪，并将单点测距模块与光流模块精确一致指向并且刚性连接，用角度变换单元带动光流测量单元与激光测距单元一起跟踪移动目标，进行对目标的跟踪测距。这种方式避免了在跟踪目标上设置反射靶镜，减少了反射靶镜因素的影响，此外，处理二维数据与单点数据，数据的处理量和难度相对于三维数据有效降低，且保留了激光检测距离的精度优势。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明跟踪测距框图；
附图标记说明：1.激光发射器；2.光流检测镜头；3.刚性连接底座；4.竖直角度变换舵机；5.水平角度变换舵机。
具体实施方式：
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
参见图1是本发明结构示意图，激光发射器1与光流检测镜头2方向一致且相互锁定，激光发射器1与光流检测镜头2是通过刚性连接底座3刚性连接的，且光流检测镜头2的中轴线与激光发射器1光路是平行的，激光发射器1的指向就是光流检测镜头2的指向。角度变换单元是一个两轴的角度变换装置，设置有一个竖直方向变换舵机4和一个水平方向变换舵机5，都为360°舵机，两个舵机相互配合进行半球的角度变换，带动光流检测镜头2和激光发射器1的方向保持锁定跟踪目标。
参见图2是本发明跟踪测距框图，首先，光流检测单元对要跟踪的目标进行焦点锁定，将跟踪目标在光流检测镜头2中所成的像置于画面最中心，同时激光测距单元指向跟踪目标进行测距，当目标发生位移，产生光流数据，光流检测单元检测光流数据，再由位移解算单元判断位移的方向，然后产生角度变换信息，由角度变换单元变换角度，从而带动光流检测模块和激光测距模块移动，使得跟踪目标在光流检测镜头2所成的像保持在画面最中心，同时保持激光发射器1指向跟踪目标，对目标进行跟踪测距。
Claims (4)
1.一种光流与激光结合的跟踪测距方法，其特征在于：包括光流检测单元，位移解算单元，角度变换单元，激光测距单元，光流检测单元与激光测距单元方向一致且相互锁定，光流检测单元对要跟踪的目标进行焦点锁定，同时激光测距单元指向跟踪目标进行测距，目标发生位移，产生光流数据，光流检测单元检测光流数据，由位移解算单元判断位移的方向，然后产生角度变换信息，再由角度变换单元变换角度，带动光流检测单元与激光测距单元保持锁定移动目标，对目标进行跟踪测距。
2.根据权利要求书1所述的一种光流与激光结合的跟踪测距方法，其特征在于：所述光流检测单元与激光测距单元方向一致且相互锁定，光流检测模块与激光测距模块是刚性连接的，且光流检测镜头的中轴线与激光光路是平行的，激光指向就是光流检测镜头的指向。
3.根据权利要求书1所述的一种光流与激光结合的跟踪测距方法，其特征在于：所述对要跟踪的目标进行焦点锁定，光流检测模块对跟踪目标所处环境进行成像，并且将要跟踪目标的成像置于所成像画面的中心，所述带动光流检测单元与激光测距单元保持锁定移动目标，目标发生位移，角度变换单元会根据位移解算单元得出的位移数据进行变换角度，保持跟踪目标的成像始终在光流检测镜头所拍摄画面的中心位置，保持激光测距模块始终指向目标。
4.根据权利要求书1所述的一种光流与激光结合的跟踪测距方法，其特征在于：所述角度变换单元，是一个两轴的角度变换装置，在水平和垂直方向各设有一个360°舵机，两个舵机相互配合进行半球的角度变换，角度变换单元与光流检测单元、激光测距单元刚性连接，带动光光流检测单元与激光测距单元的方向保持锁定跟踪目标。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113296139A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-24 | 桂林电子科技大学 | 一种自适应图像光流与rtk融合测姿方法 |
| CN113847873A (zh) * | 2020-06-28 | 2021-12-28 | 中铁上海工程局集团有限公司 | 一种基于激光测距的离散单点位移动态监测装置及方法 |
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