CN113048884A - 一种扩展目标跟踪实验平台及其试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种扩展目标跟踪实验平台及其试验方法，该实验平台包括图像采集装置、目标点阵装置以及轨道平台；图像采集装置是由工业相机和可调支架组成；工业相机悬吊在可调支架上，能够根据需要调节高度；目标点阵装置由32*32点阵模块、51单片机最小系统和电动小火车模型组成；目标点阵装置通过单片机发出信号来控制点阵图形变化，并由电动小火车带动整个装置在轨道上运行；轨道平台由导电金属轨道、控制器和亚克力底板组成；通过控制器可以控制目标点阵装置的启动和停止；本发明目标点阵装置数量可根据实验需求布置至多4个。本发明提供一种可改变实验条件，通过模拟扩展目标的量测分布和数目来对实验物体进行跟踪，应用于目标跟踪算法研究的扩展目标跟踪实验平台。

Description

一种扩展目标跟踪实验平台及其试验方法
技术领域
本发明涉及目标跟踪技术领域，特别是涉及一种扩展目标跟踪实验平台及其试验方法。本发明能模拟扩展目标跟踪过程中提取目标量测的过程。
背景技术
扩展目标跟踪是一种基于传感器信息，运用相应的信号处理技术，对扩展目标的运动状态与扩展形态进行精确估计的过程。早期的目标跟踪算法通常将目标模型设定为一个质点，假设单一目标在单个时刻至多产生一个量测。随着现代高分辨率雷达的逐渐发展，在探测过程中单个目标占据多个传感器分辨单元，传感器每一时刻能接收到目标多个等效散射中心产生的量测值，然而传统点目标模型不能有效利用这些目标信息，由此产生了扩展目标跟踪。与点目标跟踪方法的仅能估计目标位置坐标与运行速度等运动状态不同，扩展目标跟踪方法可以更为充分地利用量测包含的目标信息，通过多个量测点的空间分布情况估计出目标的大小、方位以及扩展形状等信息。
扩展目标跟踪技术是当下目标跟踪领域研究的热点问题之一，目前与此相关的模拟实验平台很少。
发明内容
本发明的目的是提供一种扩展目标跟踪实验平台及其试验方法，应用于科研实验上，解决现有技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种扩展目标跟踪实验平台，包括轨道平台、图像采集装置和不少于一组目标点阵装置；
所述轨道平台包括铝合金外框，在铝合金外框内设置亚克力底板，所述亚克力底板上端面通过螺丝固定导电金属轨道，导电金属轨道通过导线外接控制器；
所述图像采集装置包括工业相机，工业相机悬吊在可调支架上，可调支架安装在金属支臂的前端，金属支臂为直角杆结构，金属支臂的下端使用90度角码与铝合金外框相连接；工业相机通过USB3.0接口连接外部控制计算机；
所述目标点阵装置以电动小火车为载体，32*32点阵模块和51单片机最小系统分别安装在电动小火车的顶部和后部，由电动小火车带动目标点阵装置在导电金属轨道上运动。
进一步的，所述控制器通过埋设在铝合金外框中的导线与导电金属轨道相连，通过控制器的开关来控制导电金属轨道上电压的正负变化，进而控制电动小火车的前进和后退。
进一步的，所述32*32点阵模块由8块MAX7219点阵单元串联组成，32*32点阵模块与51单片机最小系统相连，使用预烧写在单片机中的程序控制点阵变化；所述电动小火车、32*32点阵模块和51单片机最小系统均通过导电金属轨道供电。
上述扩展目标跟踪实验平台的试验方法为：
将USB3.0接口与外部控制计算机连接，通过调节可调支架来将试验区域完整框选在工业相机的视野范围内；
将目标点阵装置放置在导电金属轨道上，并开启51单片机最小系统的开关，使32*32点阵模块开始工作；
打开控制器开关，使目标点阵装置开始运动，然后在计算机端开始记录目标的运动视频；
根据记录的目标运动视频，对每帧目标图像进行灰度化处理，并利用SIFT算法提取目标区域的特征点来模拟扩展目标的量测。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用数字图像处理技术，利用相机和点阵模块组合的方式模拟在探测过程中获得的目标量测坐标，可进行二维平面上单一扩展目标和扩展群目标跟踪方法的研究；通过本发明的扩展目标跟踪实验平台以及试验方法，能够为扩展目标跟踪研究提供更为便捷的设备支持，提高实验水平与科研效率。
附图说明
图1为本发明扩展目标跟踪实验平台的示意图；
图2为本发明目标点阵装置的示意图；
图3为本发明经过灰度化处理的目标区域结果图；
图4为本发明目标量测提取仿真实验结果图；
图中，1、轨道平台2、铝合金外框3、导电金属轨道4、32*32点阵模块5、电动小火车6、控制器7、USB3.0接口8、亚克力底板9、90度角码10、金属支臂11、可调支架12、工业相机13、图像采集装置14、目标点阵装置15、51单片机最小系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种扩展目标跟踪实验平台，包括轨道平台1、图像采集装置13和目标点阵装置14；
轨道平台1包括铝合金外框2，在铝合金外框2内设置亚克力底板8，所述亚克力底板8上端面通过螺丝固定导电金属轨道3，导电金属轨道3通过导线外接控制器6；
图像采集装置13包括工业相机12，工业相机12悬吊在可调支架11上，可调支架11安装在金属支臂10的前端，金属支臂10为直角杆结构，金属支臂10的下端使用90度角码9与铝合金外框2相连接；工业相机12通过USB3.0接口7连接外部控制计算机；工业相机12利用USB3.0接口7来供电和进行图像数据传输，数据线埋设在金属支臂10中，实验前通过可调支架11来调节工业相机12的高度和角度，将试验区域完整框选在取景范围内。
参见图2，目标点阵装置14以电动小火车5为载体，32*32点阵模块4和51单片机最小系统15分别安装在电动小火车5的顶部和后部，由电动小火车5带动目标点阵装置14在导电金属轨道3上运动。
控制器6通过埋设在铝合金外框2中的导线与导电金属轨道3相连，导电金属轨道3安装在亚克力底板8上来实现与外界保持绝缘，通过控制器6的开关来控制导电金属轨道3上电压的正负变化，进而控制电动小火车5的前进和后退。
32*32点阵模块4由8块MAX7219点阵单元串联组成，32*32点阵模块4与51单片机最小系统15相连，使用预烧写在单片机中的程序控制点阵变化；所述电动小火车5、32*32点阵模块4和51单片机最小系统15均通过导电金属轨道3供电。
上述扩展目标跟踪实验平台的试验方法为：
将USB3.0接口7与外部控制计算机连接，通过调节可调支架11来将试验区域完整框选在工业相机12的视野范围内；
将目标点阵装置14放置在导电金属轨道3上，并开启51单片机最小系统15的开关，使32*32点阵模块4开始工作；
打开控制器6开关，使目标点阵装置14开始运动，然后在计算机端开始记录目标的运动视频；
参见图3、4，根据记录的目标运动视频，对每帧目标图像进行灰度化处理，通过调整参数来消除背景对目标区域的影响，得到明显的目标边界，最后利用SIFT算法提取目标区域的特征点来模拟扩展目标的量测分布。
本发明目标点阵装置数量可根据实验需求布置至多4个，通过本发明的实验平台不但能研究在二维平面上的扩展目标跟踪方法，还可以研究在二维平面上的群目标跟踪方法。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (4)

1.一种扩展目标跟踪实验平台，其特征在于，包括轨道平台(1)、图像采集装置(13)和不少于一组目标点阵装置(14)；
所述轨道平台(1)包括铝合金外框(2)，在铝合金外框(2)内设置亚克力底板(8)，所述亚克力底板(8)上端面通过螺丝固定导电金属轨道(3)，导电金属轨道(3)通过导线外接控制器(6)；
所述图像采集装置(13)包括工业相机(12)，工业相机(12)悬吊在可调支架(11)上，可调支架(11)安装在金属支臂(10)的前端，金属支臂(10)为直角杆结构，金属支臂(10)的下端使用90度角码(9)与铝合金外框(2)相连接；工业相机(12)通过USB3.0接口(7)连接外部控制计算机；
所述目标点阵装置(14)以电动小火车(5)为载体，32*32点阵模块(4)和51单片机最小系统(15)分别安装在电动小火车(5)的顶部和后部，由电动小火车(5)带动目标点阵装置(14)在导电金属轨道(3)上运动。
2.根据权利要求1所述扩展目标跟踪实验平台，其特征在于，所述控制器(6)通过埋设在铝合金外框(2)中的导线与导电金属轨道(3)相连，通过控制器(6)的开关来控制导电金属轨道(3)上电压的正负变化，进而控制电动小火车(5)的前进和后退。
3.根据权利要求1或2所述的扩展目标跟踪实验平台，其特征在于，所述32*32点阵模块(4)由8块MAX7219点阵单元串联组成，32*32点阵模块(4)与51单片机最小系统(15)相连，使用预烧写在单片机中的程序控制点阵变化；所述电动小火车(5)、32*32点阵模块(4)和51单片机最小系统(15)均通过导电金属轨道(3)供电。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的扩展目标跟踪实验平台，其特征在于，试验方法为：
将USB3.0接口(7)与外部控制计算机连接，通过调节可调支架(11)来将试验区域完整框选在工业相机(12)的视野范围内；
将目标点阵装置(14)放置在导电金属轨道(3)上，并开启51单片机最小系统(15)的开关，使32*32点阵模块(4)开始工作；
打开控制器(6)开关，使目标点阵装置(14)开始运动，然后在计算机端开始记录目标的运动视频；
根据记录的目标运动视频，对每帧目标图像进行灰度化处理，并利用SIFT算法提取目标区域的特征点来模拟扩展目标的量测。
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