CN114219825A - 一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电智能跟踪领域领域，提供一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，包括以下步骤：S101、在第一光电设备跟踪过程中采用图像算法对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度，S102、根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备；S103、对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测；S104、第二光电设备在协同观测过程中，锁定第一光电设备当前在跟踪的目标；S105、第二光电设备完成目标锁定后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，并对两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总。本发明通过多台光电设备接力跟踪目标，保证目标跟踪过程的完整性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及光电智能跟踪领域，具体为一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法及系统。
背景技术
常规的光电跟踪系统，大多数采用独立跟踪处理的机制，第一台光电设备和第二台光电设备之间不存在直接的联系，在需要协同观测时，基本上都是由人工进行不断的操控才能达到接力的效果，但该使用方式对光电设备操控太过繁琐，且不容易采用其他光电设备发现另一台光电设备正在跟踪的目标。
在一些地域跨度较大特殊场景如边防、海防等，对非法目标的管控需要多个光电进行协调观测，系统接力跟踪的自动化程度将会严重影响目标的有效管控程度，在只依靠人工操作的情况下很难对目标进行不间断的跟踪、识别、取证以及对目标的有效处置。
鉴于此，如何解决多个光电设备在跨地域分布式部署模式下的自动开展接力跟踪业务是当前光电智能跟踪技术领域的难题。
发明内容
本发明为了实现多个光电设备能够对移动目标进行接力跟踪，特此提供一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，包括以下步骤：
S101、在第一光电设备跟踪过程中采用图像算法对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度；
S102、根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备；
S103、对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测；
S104、第二光电设备在协同观测过程中，锁定第一光电设备当前在跟踪的目标；
S105、第二光电设备完成目标锁定后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，并对两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总。
优选地，步骤S101还包括：
校准每个光电设备的水平零点和俯仰零点，使水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向。
优选地，步骤S101还包括：
提取每个光电设备所记录视频画面的像素尺寸，并测量每个光电设备的最大视场角和最小视场角，依据最大视场角和最小视场角计算出每个光电设备的最大焦距和最小焦距。
优选地，步骤S101还包括：
采用镜头焦距、各类目标最小跟踪像素、最大跟踪像素、识别像素以及各类目标的常规大小，通过光学成像原理，计算每个光电设备对各种目标的作用距离。
优选地，光电关系网具体为通过球面计算公式自动分析各个光电设备之间的距离，并结合各个光电设备的作用距离，形成各个光电设备之间的作用范围关系网络。
优选地，步骤S103还包括：
各个光电设备基于雷达信号引导、周界入侵触发、算法图像目标检测以及人为手动框选条件下进入到光电跟踪模式，并在跟踪过程中根据目标成像大小以及预期成像的大小，通过光学成像原理反算出需要的镜头视场角角度值，采用视场角定位技术对镜头焦距进行自适应。
本发明还提供一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统，系统包括远程控制终端、第一光电设备和第二光电设备；
第一光电设备和第二光电设备分别与远程控制终端建立连接；
远程控制终端通过第一光电设备对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度；
远程控制终端包括存储器、协同分析模块和调度模块；
存储器用于存储各个光电设备位置信息；
协同分析模块用于根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备；
调度模块用于对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测；
远程控制终端通过第二光电设备锁定目标后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，同时将两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总并储存至存储器。
优选地，远程控制终端还包括校准模块；
校准模块用于校准每个光电设备的水平零点和俯仰零点，使水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向；
光电设备位置信息包括光电设备的经纬度和海拔高度。
优选地，远程控制终端还包括数据计算模块和测量模块；
测量模块用于提取每个光电设备所记录视频画面的像素尺寸，并测量每个光电设备的最大视场角和最小视场角；
数据计算模块用于依据最大视场角和最小视场角计算出每个光电设备的最大焦距和最小焦距。
优选地，数据计算模块还用于计算各个光电设备对各种目标的作用距离以及各个光电设备之间的距离。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
各个光电设备通过雷达信号引导、周界入侵触发、算法图像目标检测以及人为手动框选的方式进入到光电跟踪模式，提高光电跟踪的自动化程度和对目标跟踪准确度。通过光电设备对各种目标的大体作用距离以及每个光电设备地理位置信息和校北信息建立各个光电设备之间的作用范围关系网络，在目标被第一光电设备锁定跟踪后，远程控制终端通过目标的移动方向和运动速度，快速分析出可以用于协同观测的第二光电设备，并控制第二光电设备在协同观测过程中对目标进行锁定，在第二光电设备完成对目标锁定后，将第二光电设备作为主跟踪设备，并将两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总。第一光电设备在完成该目标交接后，继续对其他目标进行识别跟踪，实现通过多个光电设备分布式部署下的目标接力跟踪，保证目标跟踪过程的连续性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法流程图。
图2为多个光电分布式部署下目标接力跟踪示意图。
图3为多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统流程图。
图中：光电A：第一光电设备、光电B：第二光电设备、1：接力区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，如图1至图2所示，包括以下步骤：
S101、校准每个光电设备的水平零点和俯仰零点，使水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向。提取每个光电设备所记录视频画面的像素尺寸，并测量每个光电设备的最大视场角和最小视场角，依据最大视场角和最小视场角计算出每个光电设备的最大焦距和最小焦距。采用镜头焦距、各类目标最小跟踪像素、最大跟踪像素、识别像素以及各类目标的常规大小，通过光学成像原理，计算每个光电设备对各种目标的作用距离。光电关系网具体为通过球面计算公式自动分析各个光电设备之间的距离，并结合各个光电设备的作用距离，形成各个光电设备之间的作用范围关系网络。在第一光电设备跟踪过程中采用图像算法对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度。
S102、根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备；
S103、对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测；
各个光电设备基于雷达信号引导、周界入侵触发、算法图像目标检测以及人为手动框选条件下进入到光电跟踪模式，并在跟踪过程中根据目标成像大小以及预期成像的大小，通过光学成像原理反算出需要的镜头视场角角度值，采用视场角定位技术对镜头焦距进行自适应。
S104、第二光电设备在协同观测过程中，锁定第一光电设备当前在跟踪的目标；
S105、第二光电设备完成目标锁定后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，并对两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总。
基于上述方法，本发明提供一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统，如图3所示，系统采用多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法。
对系统进一步需要解释的是，S201、首先在系统中配置多个光电的信息，并配置每个光电的经纬度、海报高度等信息，此外需校准光电设备的水平、俯仰零点，确保水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向。
针对新配置的光电设备，系统提取新配置的光电设备的视频画面的像素尺寸，自动测量该光电设备最大和最小视场角。视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围。在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角，其与焦距的关系如下：h = f*tan\[Theta]；像高 = EFL*tan (半FOV)；EFL为焦距；FOV为视场角。并通过光学成像原理计算出该光电设备中可见光和热成像的最大和最小焦距。
S202、系统通过采用镜头焦距，各类目标最小和最大跟踪像素以及跟踪误差等技术手段计算出光电设备对各种目标的大体作用距离。其中，跟踪误差为从开始运动到实际位置的时间段内的位置命令与实际位置的差值，通过判断图像像元的最小分辨率来定义的。光电系统所采用的红外热像仪的视场，能够估算出对应不同视场时像元数的尺寸大小、识别像素以及各类目标的常规大小。系统通过光学成像原理，能够计算该光电设备对各种目标的大体作用距离。
系统通过球面计算公式，球面计算公式是计算球面上两点间距离的公式。设所求点A ，纬度角β1 ，经度角α1 ；点B ，纬度角β2 ，经度角α2。则距离S=R•arc cos[cosβ1cosβ2cos（α1-α2）+sinβ1sinβ2]，其中R为球体半径。系统通过分析各个设备之间的距离，并结合各光电设备的作用距离，形成光电设备之间的作用范围关系网络。
S203、系统在基于雷达信号引导、周界入侵触发、算法图像目标检测以及人为手动框选等不同条件下进入到光电跟踪模式。其中，周界入侵触发包括周界防范，周界防范即在防护区域的边界利用微波、红外线、电子围栏等技术形成一道或可看见的、或不可见的“防护墙”，若当有人通过或欲通过时，相应的探测器即会发出报警信号送至安保值班室或控制中心的报警控制主机，同时发出声光报警、显示报警位置。算法图像目标检测采用的检测算法，所基于的基本原理就是先通过训练集学习一个分类器，然后在测试图像中以不同scale的窗口滑动扫描整个图像；每次扫描做一下分类，判断一下当前的这个窗口是否为要检测的目标。检测算法的核心是分类，分类的核心一个是用什么特征，一个是用哪种分类器。检测算法可以分为六大类，分别是帧间差分法、背景建模法、点检测法、图像分割法、聚类分析法和运动矢量场法。并在跟踪过程中根据目标成像大小，通过光学成像原理，通过预期成像的大小反算出需要的镜头视场角度，采用视场角定位的技术对镜头焦距进行自适应。
S204、在跟踪过程中采用图像算法，其中，图像算法是指对图像进行处理所用的算法。包括对图像去噪、图像变换、图像分析、图像压缩、图像增强、图像模糊处理等。系统对目标进行识别，并根据光电设备运动方向自动分析出目标的移动方向、运动速度等关键信息。
S205、系统根据目标的运动方向，从该光电设备在整个光电关系网中提取出可进行协同观测的其他光电设备。系统对分析出的其他光电设备进行资源调度，并进行视频观瞄，在同步观瞄过程中尝试锁定主光电设备当前在跟踪的目标。
S206、一旦协同观瞄的光电设备完成相同目标锁定，系统生成接力跟踪事件。其中接力跟踪是指在掌握对象一定的活动规律情况下，在其活动范围内，必经之路、将要出现的场所附近，由事先到达的侦探进行分段接替监视，将目标出现情况及时性通知接力侦探。并将接力的光电设备作为主跟踪设备，并对两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总。
进一步需要解释的是，本申请部署多个光电设备，为了区分，本发明将光电设备编为第一光电设备、第二光电设备和第三光电设备。在第一光电设备和第二光电设备之间完成接力后，系统依据上述方法和步骤，对跟踪的目标再次寻求下一步的接力动作。比如将第二光电设备设为主跟踪设备，系统依据目标运动趋势，调动用于接力的第三光电设备。并依次接力第四光电设备、第五光电设备，保证对目标跟踪的精确性和稳定性。
系统包括远程控制终端、第一光电设备和第二光电设备，第一光电设备和第二光电设备分别与远程控制终端建立连接。远程控制终端通过第一光电设备对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度。远程控制终端包括存储器、协同分析模块和调度模块，存储器用于存储各个光电设备位置信息。协同分析模块用于根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备。调度模块用于对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测，远程控制终端通过第二光电设备锁定目标后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，同时将两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总并储存至存储器。
远程控制终端还包括校准模块，校准模块用于校准每个光电设备的水平零点和俯仰零点，使水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向，光电设备位置信息包括光电设备的经纬度和海拔高度。远程控制终端还包括数据计算模块和测量模块。测量模块用于提取每个光电设备所记录视频画面的像素尺寸，并测量每个光电设备的最大视场角和最小视场角。数据计算模块用于依据最大视场角和最小视场角计算出每个光电设备的最大焦距和最小焦距。数据计算模块还用于计算各个光电设备对各种目标的作用距离以及各个光电设备之间的距离。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、在第一光电设备跟踪过程中采用图像算法对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度；
S102、根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备；
S103、对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测；
S104、第二光电设备在协同观测过程中，锁定第一光电设备当前在跟踪的目标；
S105、第二光电设备完成目标锁定后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，并对两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总。
2.根据权利要求1所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，其特征在于，步骤S101还包括：
校准每个光电设备的水平零点和俯仰零点，使水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向。
3.根据权利要求1所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，其特征在于，步骤S101还包括：
提取每个光电设备所记录视频画面的像素尺寸，并测量每个光电设备的最大视场角和最小视场角，依据最大视场角和最小视场角计算出每个光电设备的最大焦距和最小焦距。
4.根据权利要求1所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，其特征在于，步骤S101还包括：
采用镜头焦距、各类目标最小跟踪像素、最大跟踪像素、识别像素以及各类目标的常规大小，通过光学成像原理，计算每个光电设备对各种目标的作用距离。
5.根据权利要求4所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，其特征在于，
光电关系网具体为通过球面计算公式自动分析各个光电设备之间的距离，并结合各个光电设备的作用距离，形成各个光电设备之间的作用范围关系网络。
6.根据权利要求1所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，其特征在于，步骤S103还包括：
各个光电设备基于雷达信号引导、周界入侵触发、算法图像目标检测以及人为手动框选条件下进入到光电跟踪模式，并在跟踪过程中根据目标成像大小以及预期成像的大小，通过光学成像原理反算出需要的镜头视场角角度值，采用视场角定位技术对镜头焦距进行自适应。
7.一种多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统，其特征在于，系统采用如权利要求1至7任意一项所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪方法，包括远程控制终端、第一光电设备和第二光电设备；
第一光电设备和第二光电设备分别与远程控制终端建立连接；
远程控制终端通过第一光电设备对目标进行识别，并分析出目标的移动方向和运动速度；
远程控制终端包括存储器、协同分析模块和调度模块；
存储器用于存储各个光电设备位置信息；
协同分析模块用于根据目标的运动方向，在整个光电关系网中分析出可进行协同观测的第二光电设备；
调度模块用于对分析出的第二光电设备进行资源调度，并通过第二光电设备对目标进行协同观测；
远程控制终端通过第二光电设备锁定目标后，将接力的第二光电设备作为主跟踪设备，同时将两次跟踪过程中记录的视频信息、目标信息进行合并汇总并储存至存储器。
8.根据权利要求7所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统，其特征在于，远程控制终端还包括校准模块；
校准模块用于校准每个光电设备的水平零点和俯仰零点，使水平零点和纬线平行，俯仰零点和经线平行并指向正北方向；
光电设备位置信息包括光电设备的经纬度和海拔高度。
9.根据权利要求7所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统，其特征在于，远程控制终端还包括数据计算模块和测量模块；
测量模块用于提取每个光电设备所记录视频画面的像素尺寸，并测量每个光电设备的最大视场角和最小视场角；
数据计算模块用于依据最大视场角和最小视场角计算出每个光电设备的最大焦距和最小焦距。
10.根据权利要求9所述的多个光电分布式部署下目标接力跟踪系统，其特征在于，数据计算模块还用于计算各个光电设备对各种目标的作用距离以及各个光电设备之间的距离。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220322 |
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