CN111768414A - 一种用于激光对抗***的光电快速瞄准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于激光对抗***的光电快速瞄准方法及装置,涉及光电跟踪领域,能够解决现有技术中响应慢、盲区大、粗精跟瞄视场不易重合的缺陷。本发明的方法包括:粗跟瞄步骤:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且手动标记出用于表示目标所在位置的第一区域;质心检测步骤:在第一区域中识别目标的质心位置;粗跟瞄修正步骤:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域;精跟瞄步骤:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。本发明还包括一种用于激光对抗***的光电快速瞄准装置。本发明适用于激光对抗***。
Description
技术领域
本发明涉及光电跟踪领域,具体涉及一种用于激光对抗***的光电快速瞄准方法及装置。
背景技术
低空慢速小目标(也称“低慢小目标”)具有飞行高度低、机动性好、雷达反面小、可携带负载等特点成为了低空防御的难点。由于对于低慢小目标的管制较难,低慢小目标成为了城市大型集会、重要安保活动的主要威胁之一。在低慢小威胁多发的城市地区,由于人口稠密、建筑物多、电磁环境嘈杂等因素,存在探测和跟踪窗口小的问题,要求探测跟踪***具有较快的响应时间。雷达探测在城市环境下存在盲区较大的问题。传统复合轴光电探测***的粗精跟瞄视场不易重合,存在响应时间长的问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决现有技术中响应慢、盲区大、粗精跟瞄视场不易重合的缺陷。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,包括:粗跟瞄步骤:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且手动标记出用于表示目标所在位置的第一区域;质心检测步骤:在第一区域中识别目标的质心位置;粗跟瞄修正步骤:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域;精跟瞄步骤:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
优选地,质心检测步骤包括:将第一区域转换为灰度图像;对所述灰度图像进行高斯模糊,用于去除图像中的噪点;进行形态学梯度操作,用于识别目标轮廓;计算自适应阈值并进行二值化,用于分离目标区域和背景区域;根据目标区域计算目标的质心位置。
优选地,粗跟瞄步骤还包括:标记出第一区域后,进行粗跟瞄调焦,目标图像保持清晰。
优选地,粗跟瞄修正步骤中,得到第二区域后,还包括:对第二区域依次进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制转台对目标进行粗略瞄准。
优选地,精跟瞄步骤中,还包括:在进行精确跟踪瞄准之前,进行精跟瞄调焦,使图标图像保持清晰。
优选地,精跟瞄步骤具体为:对于精跟瞄调焦后的第二区域进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于激光对抗***的光电快速瞄准装置,包括:粗跟瞄模块:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且根据用户输入的信号标记出用于表示目标所在位置的第一区域;质心检测模块:用于在第一区域中识别目标的质心位置;粗跟瞄修正模块:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域;精跟瞄模块:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
优选地,质心检测模块包括:灰度转换单元,用于将第一区域转换为灰度图像;去噪单元,用于对所述灰度图像进行高斯模糊,用于去除图像中的噪点;轮廓识别单元,用于进行形态学梯度操作,用于识别目标轮廓;二值化单元,用于计算自适应阈值并进行二值化,用于分离目标区域和背景区域;计算单元,用于根据目标区域计算目标的质心位置。
优选地,粗跟瞄模块还用于在标记出第一区域后,进行粗跟瞄调焦,使目标图像保持清晰;粗跟瞄修正模块中,得到第二区域后,还用于对第二区域依次进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制转台对目标进行粗略瞄准。
优选地,精跟瞄模块在进行精确跟踪瞄准之前,还用于精跟瞄调焦,使图标图像保持清晰;精跟瞄模块还用于对于精跟瞄调焦后的第二区域进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
本发明的有益效果:
1.使用目标质心位置初始化粗跟瞄跟踪模型可有效提高粗跟瞄瞄准效率,可以极大减少粗跟瞄瞄准时间。
2.使用目标质心位置初始化粗跟瞄跟踪模型后可使目标快速进入精跟瞄视场。
3.使用目标质心位置初始化粗跟瞄跟踪模型可以解决精跟瞄伺服机构运动范围超限的问题。
4.能够解决复合轴光电瞄准***在瞄准目标时粗精跟瞄视场的重合问题,可以提高光电瞄准***的响应时间。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一个实施例的方法流程图;
图2为质心检测步骤的一个实施例的流程图;
图3为本发明另一个实施例的方法流程图;
图4为本发明一个实施例的装置原理框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明所称的“激光对抗”指的是通过激光手段瞄准一定范围内的存在威胁的飞行物,属于防御型对抗。例如在户外的重要集会或大型活动场合,为了保障参会人员以及财产安全,需要将存在安全隐患的低空慢速小目标(如民用无人机等)进行瞄准、击落。本发明则是为这种场合提供一种激光瞄准措施。
<方法>
本实施方式提供一种用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,如图1所示,包括:
S1,粗跟瞄步骤:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且手动标记出用于表示目标所在位置的第一区域。
粗跟瞄总体上是使用转台配合拍摄装置在视野范围内寻找目标,为了快速进行粗定位,本实施方式使用手动标记方式,即人工判断实时画面中的可疑目标,并手动用矩形框标记出位置。
S2,质心检测步骤:在第一区域中识别目标的质心位置。
质心检测是在手动标记出矩形框后进行触发,用于识别第一区域中的目标轮廓并且根据目标区域计算几何质心位置,以便进一步锁定目标。质心检测步骤的一个例子如图2所示,包括:将第一区域转换为灰度图像;对灰度图像进行高斯模糊,用于去除图像中的噪点;进行形态学梯度操作,用于识别目标轮廓;计算自适应阈值并进行二值化,用于分离目标区域和背景区域;根据目标区域计算目标的质心位置。
S3,粗跟瞄修正步骤:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域。
本步骤的目的是将粗略标记的第一区域进行进一步缩小,得到与目标更贴合的第二区域。例如,通过手动标记出的第一区域对应的矩形框的几何中心与目标的质心可能并不一致,那么可以通过本步骤将矩形框的几何中心平移至目标质心的位置,还可以在此基础上将矩形框的尺寸缩小至与目标轮廓相贴合的大小。
S4,精跟瞄步骤:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
即通过质心调整第二区域位置后,可以通过快反镜在第二区域中对目标进行精确瞄准。
由于目标可能是运动的,因此需要通过跟踪算法结合转台和快反镜使相机始终能够获取到目标的清晰图像。因此粗跟瞄和精跟瞄步骤还可以进一步改进,增加调焦和跟踪瞄准。
对于粗跟瞄步骤,还可以包括步骤S1A:标记出第一区域后,进行粗跟瞄调焦,使目标图像保持清晰。以及步骤S3A:粗跟瞄修正步骤中,得到第二区域后,还包括:对第二区域依次进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制转台对目标进行粗略瞄准。
对于精跟瞄步骤,还可以包括步骤S4A:在进行精确跟踪瞄准之前,进行精跟瞄调焦,使图标图像保持清晰。且精跟瞄步骤S4具体可以为:对于精跟瞄调焦后的第二区域进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
即粗跟瞄步骤中手动标记出第一区域以后,为了使图像更清晰,可以进行粗跟瞄调焦。并且得到第二区域以后,可以通过跟踪算法使第二区域框始终跟踪目标位置,并且必要时控制转台,使拍摄装置始终能够跟踪到目标。精跟瞄步骤进一步进行调焦,并且控制快反镜对目标进行进一步精确跟踪。
实施例:
本实施例的流程图如图3所示,包括:
设备进行***自检,确保***参数初始化以及设备通信状态正常。若自检通过,则加载跟瞄参数,开始通过粗跟瞄搜索目标,具体可以通过控制转台进行大视场范围搜索。当发现目标时,手动标记出矩形框作为第一区域,并进行粗跟瞄调焦,使图像保持清晰。再对第一区域内进行目标质心计算。得到质心位置坐标后,调整矩形框的位置,使矩形框的几何中心与质心坐标一致,并且调整矩形框大小,使矩形框边缘与目标轮廓尽可能相匹配,修正后的矩形框作为第二区域;质心计算的目的是用来根据质心位置较容易地使粗跟瞄目标框套住目标,并初始化目标跟踪算法。根据第二区域对目标进行跟踪瞄准,同时控制转台使目标始终出现在粗跟瞄图像内。然后识别在跟踪瞄准时是否瞄准稳定,待瞄准稳定后进行精跟瞄调焦。精跟瞄与粗跟瞄在本实施例中使用的是不同的拍摄设备,因此需要分别调焦。调焦后通过快反镜对目标进行持续跟踪瞄准。
<装置>
本实施方式提供一种用于激光对抗***的光电快速瞄准装置,如图4所示,包括:
粗跟瞄模块101:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且根据用户输入的信号标记出用于表示目标所在位置的第一区域。
质心检测模块102:用于在第一区域中识别目标的质心位置。质心检测模块进一步包括:灰度转换单元,用于将第一区域转换为灰度图像;去噪单元,用于对所述灰度图像进行高斯模糊,用于去除图像中的噪点;轮廓识别单元,用于进行形态学梯度操作,用于识别目标轮廓;二值化单元,用于计算自适应阈值并进行二值化,用于分离目标区域和背景区域;计算单元,用于根据目标区域计算目标的质心位置。
粗跟瞄修正模块103:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域。
精跟瞄模块104:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
其中粗跟瞄模块还用于在标记出第一区域后,进行粗跟瞄调焦,使目标图像保持清晰;粗跟瞄修正模块中,得到第二区域后,还用于对第二区域依次进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制转台对目标进行粗略瞄准。
精跟瞄模块在进行精确跟踪瞄准之前,还用于精跟瞄调焦,使图标图像保持清晰;精跟瞄模块还用于对于精跟瞄调焦后的第二区域进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
本实施方式的各模块为方法实施方式是对应的,此处不再详述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,其特征在于,包括:
粗跟瞄步骤:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且手动标记出用于表示目标所在位置的第一区域;
质心检测步骤:在第一区域中识别目标的质心位置;
粗跟瞄修正步骤:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域;
精跟瞄步骤:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
2.根据权利要求1所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,其特征在于,质心检测步骤包括:
将第一区域转换为灰度图像;
对所述灰度图像进行高斯模糊,用于去除图像中的噪点;
进行形态学梯度操作,用于识别目标轮廓;
计算自适应阈值并进行二值化,用于分离目标区域和背景区域;
根据目标区域计算目标的质心位置。
3.根据权利要求1所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,其特征在于,粗跟瞄步骤还包括:
标记出第一区域后,进行粗跟瞄调焦,使目标图像保持清晰。
4.根据权利要求1所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,其特征在于,粗跟瞄修正步骤中,得到第二区域后,还包括:
对第二区域依次进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制转台对目标进行粗略瞄准。
5.根据权利要求1所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,其特征在于,精跟瞄步骤中,还包括:
在进行精确跟踪瞄准之前,进行精跟瞄调焦,使图标图像保持清晰。
6.根据权利要求5所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准方法,其特征在于,精跟瞄步骤具体为:
对于精跟瞄调焦后的第二区域进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
7.一种用于激光对抗***的光电快速瞄准装置,其特征在于,包括:
粗跟瞄模块:控制转台使目标出现在拍摄装置获取到的图像中,并且根据用户输入的信号标记出用于表示目标所在位置的第一区域;
质心检测模块:用于在第一区域中识别目标的质心位置;
粗跟瞄修正模块:用于根据所述质心位置对第一区域进行修正,得到第二区域;
精跟瞄模块:用于根据第二区域控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
8.根据权利要求7所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准装置,其特征在于,质心检测模块包括:
灰度转换单元,用于将第一区域转换为灰度图像;
去噪单元,用于对所述灰度图像进行高斯模糊,用于去除图像中的噪点;
轮廓识别单元,用于进行形态学梯度操作,用于识别目标轮廓;
二值化单元,用于计算自适应阈值并进行二值化,用于分离目标区域和背景区域;
计算单元,用于根据目标区域计算目标的质心位置。
9.根据权利要求7所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准装置,其特征在于,
粗跟瞄模块还用于在标记出第一区域后,进行粗跟瞄调焦,使目标图像保持清晰;
粗跟瞄修正模块中,得到第二区域后,还用于对第二区域依次进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制转台对目标进行粗略瞄准。
10.根据权利要求7所述的用于激光对抗***的光电快速瞄准装置,其特征在于,
精跟瞄模块在进行精确跟踪瞄准之前,还用于精跟瞄调焦,使图标图像保持清晰;
精跟瞄模块还用于对于精跟瞄调焦后的第二区域进行目标特征提取、目标位置检测以及目标跟踪,并同时控制快反镜对目标进行精确跟踪瞄准。
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