CN111223122A - 一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置。包括：光电探测设备、数据存储设备、数据发射设备、云端服务器、数据接收设备、数据处理与控制计算机，所述光电探测设备采集图像，所述光电探测设备依次连接数据存储设备、数据发射设备、云端服务器、数据接收设备、数据处理与控制计算机，所述数据处理与控制计算机根据云端服务器的检测结果输出控制参数，所述控制参数用于控制光探测设备。该方案解决光电探测技术在图像采集和处理中速度较慢的问题，实现对低慢小目标的快速检测与跟踪；同时避免了在本地部署高算力和高成本的计算机或小型服务器，降低了光电探测装置的硬件成本。

Description

一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置

技术领域

本发明涉及低慢小目标检测和跟踪技术领域，特别是一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置。

背景技术

低慢小目标是指具有低空、超低空飞行，速度较慢，体积较小，不容易被侦测发现等特征的飞行物和漂浮物。主要包括鸟类、轻型和超轻型飞机、轻型直升机、无人机、滑翔机、三角翼等。这些物体操控简单、携行方便、容易获取，并且升空突然性强、发现处置困难，容易被作为运载爆炸物品、投放生化毒剂、散播传单的工具，严重威胁重大活动、重点区域。近年来，民用无人机发展迅速，无人机扰航事件时有发生，严重威胁了民航飞行的安全；此外，鸟击事件也是民航飞行的一大威胁。

传统的机场空域检测通常采用雷达探测和光电探测。但是，由于低慢小目标的雷达反射面积较小，且较慢的飞行速度造成的多普勒效应不明显容易造成目标误判，因此雷达探测存在固有的缺陷。光电探测是一种有效的低慢小目标探测技术，主要通过红外自动搜索技术，图像处理技术和高精度转台控制技术构成。但是光电探测存在图像采集和处理速度较慢的不足，进而导致无法对低慢小目标进行实时检测与跟踪。如果在本地部署高算力和高成本的计算机或小型服务器，则阻碍了光电探测装置大规模低成本部署。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了解决光电探测技术在图像采集和处理中速度较慢的问题，实现对低慢小目标的快速检测与跟踪，提供了一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置。

本发明采用的技术方案如下：一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，包括：光电探测设备、数据存储设备、数据发射设备、云端服务器、数据接收设备、数据处理与控制计算机，所述光电探测设备采集图像，所述光电探测设备依次连接数据存储设备、数据发射设备、云端服务器、数据接收设备、数据处理与控制计算机，所述数据处理与控制计算机根据云端服务器的检测结果输出控制参数，所述控制参数用于控制光探测设备。

进一步的，所述光电探测设备包括但不限于电视机、数码相机、单反相机、摄像机、望远镜、红外搜索跟踪系统。

进一步的，所述数据发射设备采用基于4G通信、5G通信、无线WIFI、无线WLAN、无线蓝牙、光纤通信中的一种或几种数据传输方式。

进一步的，所述数据发射设备包括至少一个数据传输单元。

进一步的，当有多个数据传输单元时，所述数据发射设备还包括数据分配单元，用于分配多个数据传输单元的传输任务。

进一步的，所述数据接收设备采用基于4G通信、5G通信、无线WIFI、无线WLAN、无线蓝牙、光纤通信中的一种或几种数据传输方式。

进一步的，所述数据发射设备和数据接收设备采用同一器件或者集成为一体的器件或者分别采用独立器件。

进一步的，所述云端服务器的检测结果包括但不限于采集图像上低慢小目标的类型、高度角、俯仰角、运动速度、运动方向、距离。

进一步的，所述云端服务器还用于存储数据发射设备的图像数据以及云端服务器的检测结果。

进一步的，所述数据处理与控制计算机输出的控制参数包括但不限于光电探测设备的高度角、俯仰角、视场角、焦距。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

(1)本发明的技术方案中，图像数据将被实时传送到云端服务器，实现对低慢小目标的快速检测；之后将检测结果转化为控制指令，实现对低慢小目标的快速跟踪。

(2)本发明的技术方案避免在本地部署高算力和高成本的计算机或小型服务器，降低了光电探测装置的硬件成本，为大规模低成本部署光电探测装置创造了条件。

(3)本发明的技术方案的人图像数据以及检测结果被保存到云端服务器中，方便用户实现远程调用和操控。

附图说明

图1为基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置示意图。

图2为本发明实施例中提供的一种数据发射和数据接收融合器件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，包括：光电探测设备1、数据存储设备2、数据发射设备3、云端服务器4、数据接收设备5、数据处理与控制计算机6，所述光电探测设备1依次连接数据存储设备2、数据发射设备3、云端服务器4、数据接收设备5、数据处理与控制计算机6，所述光电探测设备1采集记录有低慢小目标的图像并存储在数据存储设备2中，并通过数据发射设备3传输到云端服务器4中，完成低慢小目标的检测；之后检测结果通过数据接收设备5传送到数据处理与控制计算机6中，进行进一步计算并输出控制参数，最终控制光电探测设备1完成对低慢小目标的快速跟踪。

作为其中一种实施例，光电探测设备1并不特指某一种光机系统和成像系统的结合，只要满足光学成像系统的基本要素即可，包括但不限于电视机、数码相机、单反相机、摄像机、望远镜、红外搜索跟踪系统、根据特殊要求设计的光学成像装置或设备等。光电探测设备1为红外搜索跟踪系统，通过其采集包含有低慢小目标的红外图像。为了保证足够高的分辨率，上述光电探测设备1采集的图像分辨率至少为4k×4k。

其中，数据存储设备2为装备有固态硬盘的存储设备，目的是提高数据读写速度，为低慢小目标的快速检与跟踪测提供保障。

作为其中一种实施例，数据发射设备3中的数据传输模块或单元至少为一个；当只有一个数据传输模块或单元时，所有图像数据通过该模块或单元传输；当具有多个数据传输模块或单元时，不同时刻图像数据可以通过不同模块或单元传输，以提高图像数据传输速度。

如图2所示，为具有多个数据传输模块或单元时的情况；数据发射设备3主要由数据接口301、数据分配单元302、数据传输单元303、数据传输单元304、数据传输单元305组成。在实施例中，数据发射设备3和数据接收设备5被融合为一个器件。

数据接口301用于数据存储设备2和数据发射设备3之间的数据连接；数据传输单元303、304和305为相同模块，每个模块都基于4G/5G通信技术，可以将红外图像数据上传到云端服务器4。考虑到数据传输单元都具有带宽限制，因此配置三个数据传输单元，目的是提高传输图像数据的带宽，进而提高低慢小目标的检测与跟踪速度。特别是基于5G通讯技术的数据传输单元，可以快速地完成红外图像上传任务，为低慢小目标的快速检与跟踪测提供了保障。

具有多个数据传输模块或单元时，数据发射设备3中设置了一个数据分配单元302，数据分配单元302根据数据接口301接收的红外图像数据大小和数据采样帧频，设置合理的数据传输单元工作模式，其中一种可能的工作模式为：数据传输单元303依次上传红外图像序列的第一帧、第四帧、第七帧、…；数据传输单元304依次上传第二帧、第五帧、第八帧、…；数据传输单元305依次上传第三帧、第六帧、第九帧、…；该工作方式可进一步提高图像数据传输速度，为低慢小目标的快速检与跟踪测提供保障。

作为其中一种实施例，云端服务器4完成低慢小目标的检测并输出检测结果，所述检测结果包括但不限于低慢小目标的类型、高度角、俯仰角、运动速度、运动方向、距离等。云端服务器4通过自建云服务器或购买商用云服务资源实现。在云端服务器4中，慢小目标的检测方法包括但不限于Top-Hat、Maxmean、Maxmedian、基于机器学习的智能方法、基于深度学习的智能方法、与图片库对比等。本实施例利用训练好的深度学习模型完成低慢小目标的检测，并得到低慢小目标的高度角、俯仰角、运动方向、运动速度和预测轨迹。由于云服务器的强大算力，可以快速完成低慢小目标的检测。

云端服务器4可以存储来自于数据发射设备的图像数据以及低慢小目标检测结果，并允许用户包括但不限于查询、下载、调用、编辑等行为。

作为其中一种实施例，如图2所示，数据接收设备5主要由数据接收单元501和数据接口502组成。数据接收单元501同样基于4G/5G通信技术，接收云端服务器4中计算得到的低慢小目标的高度角、俯仰角、运动方向、运动速度和预测轨迹。数据接口502用于数据接收单元501和数据处理与控制计算机6之间的数据连接。此次需要说明的是，图2的实施例是将数据发射设备3和数据接收设备5集成融合在一起，不限制其可以单独存在或者采用统一器件。

作为其中一种实施例，数据处理与控制计算机6是一个独立器件，将低慢小目标的高度角和俯仰角转化为光电探测设备1的控制命令，最终完成对低慢小目标的跟踪。由于图像存储、图像上传、低慢小目标检测都可以快速完成，因此光电探测设备1从采集图像到接收低慢小目标跟踪指令之间的时间间隔大大缩短，因此本发明方法可以实现光电探测设备1对低慢小目标的快速跟踪。

其中，本发明的数据处理与控制计算机6及其输出的控制参数并不唯一服务于光电探测设备，其他连接对象包括但不限于激光测距设备、雷达探测设备、反低慢小目标设备等需要低慢小目标实时运动或位置参数的设备，所述运动或位置参数包括但不限于低慢小目标的高度角、方位角、距离、运动方向、运动速度、预测运动轨迹等。因此，数据处理与控制计算机6还可以利用低慢小目标的运动方向、运动速度和预测轨迹，使光电探测设备1对低慢小目标的运动参数作一个预判，进一步提高低慢小目标的跟踪速度。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，包括：光电探测设备、数据存储设备、数据发射设备、云端服务器、数据接收设备、数据处理与控制计算机，所述光电探测设备采集图像，所述光电探测设备依次连接数据存储设备、数据发射设备、云端服务器、数据接收设备、数据处理与控制计算机，所述数据处理与控制计算机根据云端服务器的检测结果输出控制参数，所述控制参数用于控制光探测设备。

2.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述光电探测设备包括但不限于电视机、数码相机、单反相机、摄像机、望远镜、红外搜索跟踪系统。

3.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述数据发射设备采用基于4G通信、5G通信、无线WIFI、无线WLAN、无线蓝牙、光纤通信中的一种或几种数据传输方式。

4.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述数据发射设备包括至少一个数据传输单元。

5.如权利要求4所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，当有多个数据传输单元时，所述数据发射设备还包括数据分配单元，用于分配多个数据传输单元的传输任务。

6.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述数据接收设备采用基于4G通信、5G通信、无线WIFI、无线WLAN、无线蓝牙、光纤通信中的一种或几种数据传输方式。

7.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述数据发射设备和数据接收设备采用同一器件或者集成为一体的器件或者分别采用独立器件。

8.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述云端服务器的检测结果包括但不限于采集图像上低慢小目标的类型、高度角、俯仰角、运动速度、运动方向、距离。

9.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述云端服务器还用于存储数据发射设备的图像数据以及云端服务器的检测结果。

10.如权利要求1所述说的基于云端的低慢小目标快速检测与跟踪装置，其特征在于，所述数据处理与控制计算机输出的控制参数包括但不限于光电探测设备的高度角、俯仰角、视场角、焦距。

Images