CN205726180U - 末端制导视频图像三维数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种末端制导视频图像三维数据采集系统，包括一个中心相机等，中心相机与水平方向平行相机水平方向平行且相对位置固定；中心相机与垂直方向平行相机垂直方向平行且相对位置固定；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像获取，计算出视场内x‑y两维坐标信息；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像、水平方向平行相机的视频图像获取，从水平方向进行图像匹配比较，计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块将视频图像的三维运算结果送给中央控制单元，通过对水平和垂直方向获得的第三维数据，重建三维图像数据。本实用新型模仿人眼的双目视觉算法，获取视场内的三维数据，可应用到军用飞行器视频影像自主三维定位。

Description

末端制导视频图像三维数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集系统，具体地，涉及一种末端制导视频图像三维数据采集系统。

背景技术

随着视觉影像技术的不断发展，消费者从收音机到黑白电视，从彩色显示到3D显示。工业，社会，军事的图像二维数据需求，到三维数据需求。因为平面二维显示的局限性，目前人们更多的只能得到图像的二维数据。特别是军用飞行器在外界信号干扰，通过视频图像三维定位，可以为飞行器末端跟踪锁定目标，提供强有力的支持，目前飞行器末端图像定位只限于二维图像锁定，没有图像内第三维信息。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种末端制导视频图像三维数据采集系统，其模仿人眼的双目视觉算法，通过多相机机构设计，多目影像采集，获取视场内的三维数据，可应用到军用飞行器视频影像自主三维定位，也可以满足其它方面自主三维定位需求。

根据本实用新型的一个方面，提供一种末端制导视频图像三维数据采集系统，包括一个中心相机、一个水平方向平行相机、一个垂直方向平行相机、双目测距视频运算模块、中央控制单元、LED显示模块、数字图像处理加速器，中心相机与水平方向平行相机水平方向平行且相对位置固定；中心相机与垂直方向平行相机垂直方向平行且相对位置固定；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像获取，计算出视场内x-y两维坐标信息；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像、水平方向平行相机的视频图像获取，从水平方向进行图像匹配比较，计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像、垂直方向平行相机的视频图像获取，从垂直方向进行图像匹配比较，计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块将视频图像的三维运算结果送给中央控制单元，通过对水平和垂直方向获得的第三维数据，重建三维图像数据。

优选地，所述中心相机、水平方向平行相机、垂直方向平行相机都为可见光相机或红外相机或微光相机或THz相机。

优选地，所述双目测距视频运算模块应用图像线匹配算法。

本实用新型提供一种末端制导视频图像三维数据采集系统，其特征在于，包括一个中心相机、一个垂直方向平行相机、双目测距视频运算模块、中央控制单元、LED显示模块、数字图像处理加速器，中心相机与垂直方向平行相机垂直方向相互平行对齐，中心相机与垂直方向平行相机采集的两路影像视频，通过双目测距视频运算模块计算出目标第三维的位置信息，结合一路视频的视场中的其它两维，将三维数据信息传递给中央控制单元，通过中央控制单元重建三维图像数据。

优选地，所述中心相机、水平方向平行相机、垂直方向平行相机都为可见光相机或红外相机或微光相机或THz相机。

优选地，所述双目测距视频运算模块应用图像线匹配算法。

优选地，所述LED显示模块设有两个发光二极管，当系统未运行时，LED灯全部点亮；当系统开始运行时，红灯点亮，绿灯变暗；当采集完成时，红灯变暗，绿灯点亮。

优选地，所述双目测距视频运算模块通过调用所述数字图像处理加速器的算法来完成处理任务，这方法只需读取一次待处理的像素值，且处理过程不需要双目测距视频运算模块参与。

优选地，所述双目测距视频运算模块的工作流程包括摄像机标定、图形获取、图形预处理、目标检测与特征提取、立体匹配、三维重建六个步骤。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型可以为飞行器提供目标三维位置信息，解决了目标定位第三维位置信息缺失限制。在机构设计上，三相机机构的设计，可以提供垂直和水平两方向的三维信息，最大限度提高了定位精度。同时图像线匹配算法将减少了图像匹配维度，大大精简了运算量，降低飞行器的运算能耗及反应时间。精度和效能提升的设计也将有利于此技术广泛向其它目标三维数据采集、应用与推广。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型末端制导视频图像三维数据采集系统(实施例1)的原理框图。

图2为本实用新型末端制导视频图像三维数据采集系统(实施例2)的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型末端制导视频图像三维数据采集系统包括一个中心相机1、一个水平方向平行相机2、一个垂直方向平行相机3、双目测距视频运算模块4、中央控制单元5、LED显示模块6、数字图像处理加速器7，中心相机1与水平方向平行相机2水平方向平行且相对位置固定；中心相机1与垂直方向平行相机3垂直方向平行且相对位置固定；双目测距视频运算模块4通过对中心相机1的视频图像获取，可以计算出视场内x-y两维坐标信息；双目测距视频运算模块4通过对中心相机1的视频图像、水平方向平行相机2的视频图像获取，从水平方向进行图像匹配比较，可计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块4通过对中心相机1的视频图像、垂直方向平行相机3的视频图像获取，从垂直方向进行图像匹配比较，可计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块4将视频图像的三维运算结果送给中央控制单元5，通过对水平和垂直方向获得的第三维数据，重建三维图像数据。LED显示模块6设有两个发光二极管，当系统未运行时，LED灯全部点亮；当系统开始运行时，红灯点亮，绿灯变暗；当采集完成时，红灯变暗，绿灯点亮。数字图像处理加速器7用于加速某些比较占用时间的函数，减少整体算法的时间，使系统尽量满足组实时性的要求。双目测距视频运算模块4通过调用数字图像处理加速器7的算法来完成处理任务，这方法只需读取一次待处理的像素值，且处理过程不需要双目测距视频运算模块4参与，大大加快了处理速度。双目测距视频运算模块4的工作流程包括摄像机标定、图形获取、图形预处理、目标检测与特征提取、立体匹配、三维重建六个步骤。

中心相机1、水平方向平行相机2、垂直方向平行相机3都可以但不限于为可见光相机或红外相机或微光相机或THz相机。

本实用新型提出的视频图像三维数据获取，可应用于自主导航的飞行器图像末端制导，在现代战争中远程打击导弹常受敌方信号干扰与屏蔽，使卫星信号无法获取，另外存在末端制导、目标锁定、距离和时间短、卫星定位时间延迟和距离测量精度不够等原因，使末端信息反馈延迟或误差过大。图像三维末端制导在末端目标锁定中有着很大的必要性。目前图像和红外末端制导，只能确定目标在视场中两维的位置，不能确定其第三维，对打击精度有很大的局限性。本实用新型通过三相机的三维距离运算，提供给末端图像制导三维数据，可以更大程度增加末端锁定的成功率。同时利用图像线匹配算法及硬件运算，可以最大程度降低反馈时间至微妙量级。提供水平和垂直两方向第三维计算，一方面可以提高抗干扰性，另一方面给中央控制单元提供两数据参考，以判断准确距离和选取最优数据。

本实用新型实施核心重点在于：中心相机和水平方向平行相机水平保持平行对齐，相对位置要固定。中心相机与垂直方向平行相机要保持垂直方向平行对齐，相对位置要固定，这样最大程度提高第三维距离计算精度。双目测距视频运算模块尽量应用图像线匹配算法，以大幅度减低运算量，以提高运算速度，减低时间延迟。

实施例2

为了减低计算量，节约硬件成本，三相机结构可以用双相机结构代替，从一个方向得到第三维位置信息。如图2所示，实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：本实用新型末端制导视频图像三维数据采集系统包括一个中心相机1、一个垂直方向平行相机3、双目测距视频运算模块4、中央控制单元5、LED显示模块6、数字图像处理加速器7，中心相机1与垂直方向平行相机3垂直方向相互平行对齐，中心相机1与垂直方向平行相机3采集的两路影像视频，通过双目测距视频运算模块4计算出目标第三维的位置信息，结合一路视频的视场中的其它两维，将三维数据信息传递给中央控制单元5，通过中央控制单元重建三维图像数据。本实用新型系统可用于无人机，无人战车，自主导航导弹末制导等各类设备。

本实用新型模仿人眼的双目视觉算法，通过多相机机构设计，多目影像采集，获取视场内的三维数据，可应用到军用飞行器视频影像自主三维定位，也可以满足其它方面自主三维定位需求。本实用新型主要应用于导弹末端图像三维制导，为目标末端锁定提供三维位置信息。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (5)

1.一种末端制导视频图像三维数据采集系统，其特征在于，包括一个中心相机、一个水平方向平行相机、一个垂直方向平行相机、双目测距视频运算模块、中央控制单元、LED显示模块、数字图像处理加速器，中心相机与水平方向平行相机水平方向平行且相对位置固定；中心相机与垂直方向平行相机垂直方向平行且相对位置固定；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像获取，计算出视场内x-y两维坐标信息；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像、水平方向平行相机的视频图像获取，从水平方向进行图像匹配比较，计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块通过对中心相机的视频图像、垂直方向平行相机的视频图像获取，从垂直方向进行图像匹配比较，计算出第三维距离信息；双目测距视频运算模块将视频图像的三维运算结果送给中央控制单元，通过对水平和垂直方向获得的第三维数据，重建三维图像数据。

2.根据权利要求1所述的末端制导视频图像三维数据采集系统，其特征在于，所述中心相机、水平方向平行相机、垂直方向平行相机都为可见光相机或红外相机或微光相机或THz相机。

3.根据权利要求1所述的末端制导视频图像三维数据采集系统，其特征在于，所述中心相机、垂直方向平行相机都为可见光相机或红外相机或微光相机或THz相机。

4.根据权利要求1所述的末端制导视频图像三维数据采集系统，其特征在于，所述LED显示模块设有两个发光二极管，当系统未运行时，LED灯全部点亮；当系统开始运行时，红灯点亮，绿灯变暗；当采集完成时，红灯变暗，绿灯点亮。

5.一种末端制导视频图像三维数据采集系统，其特征在于，包括一个中心相机、一个垂直方向平行相机、双目测距视频运算模块、中央控制单元，中心相机与垂直方向平行相机垂直方向相互平行对齐，中心相机与垂直方向平行相机采集的两路影像视频，通过双目测距视频运算模块计算出目标第三维的位置信息，结合一路视频的视场中的其它两维，将三维数据信息传递给中央控制单元，通过中央控制单元重建三维图像数据。