一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，測(cè)量跟蹤目標(biāo)綜合參數(shù)的方法,它是集圖像處理技術(shù)、目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、目標(biāo)跟蹤定位技術(shù)于一體的目標(biāo)跟蹤測(cè)量方法及可視技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離、方位、速度的測(cè)量及多目標(biāo)跟蹤目標(biāo)態(tài)勢(shì)顯示、目標(biāo)自動(dòng)告警的雷達(dá)告警顯示態(tài)勢(shì)圖，其特點(diǎn)是：包括光電跟蹤系統(tǒng)和雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖，首先通過(guò)可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息；之后采用數(shù)字圖像處理、目標(biāo)識(shí)別和跟蹤的算法方法，來(lái)計(jì)算所跟蹤目標(biāo)的各種圖像信息及運(yùn)動(dòng)信息；然后生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)模擬雷達(dá)態(tài)勢(shì)的部分功能，最后通過(guò)雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖的方式在顯示設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示、告警。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方
法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種集圖像處理技術(shù)、目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、目標(biāo)跟蹤定位技術(shù)于一體的基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光電跟蹤系統(tǒng)是一種將光電傳感器與伺服裝置同步起來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行狀態(tài)探測(cè)的設(shè)備。雷達(dá)作為一種主動(dòng)無(wú)線電偵察設(shè)備，具有全天候、全天時(shí)工作的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)目標(biāo)成像，目標(biāo)的判定相對(duì)困難，細(xì)節(jié)分辨率能力不夠。而光電傳感器作為一種光電探測(cè)設(shè)備，具有能成像、細(xì)節(jié)分辨率能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是受能見(jiàn)度的影響較大，視場(chǎng)范圍不夠?qū)挕槭构怆姼櫹到y(tǒng)能全天候、全天時(shí)有效地完成對(duì)目標(biāo)標(biāo)注、測(cè)距、測(cè)角、定位、鎖定等操作，并獲得準(zhǔn)確的目標(biāo)距離信息，需要將雷達(dá)與光電傳感器配合使用，如果有效地把雷達(dá)和光電傳感器的使用同步起來(lái)，將大大提高系統(tǒng)的使用效率。
[0003]采用雷達(dá)進(jìn)行測(cè)距的效果雖然顯著，但是價(jià)格比較昂貴，對(duì)于小型船只、艦船等民用探測(cè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，如何兼顧跟蹤性能及成本是十分重要的。因此，本發(fā)明采用一種數(shù)字圖像處理及模式識(shí)別算法相結(jié)合的技術(shù)來(lái)模擬光電雷達(dá)的測(cè)距作用，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)測(cè)距的效果，采用可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息，并通過(guò)目標(biāo)識(shí)別及跟蹤算法來(lái)獲取目標(biāo)距離信息，生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)，并通過(guò)雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖的方式在顯示設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示、告警，以達(dá)到綜合顯示跟蹤目標(biāo)位置及距離信息的目的。
[0004]雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖除可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離、方位、速度等測(cè)量信息，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全方位、大范圍、多目標(biāo)搜索、識(shí)別和定位、實(shí)時(shí)生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)、對(duì)可疑目標(biāo)自動(dòng)告警、對(duì)指定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，形成實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)情況等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:采用數(shù)字圖像處理與模式識(shí)別算法相結(jié)合的方法來(lái)模擬光電雷達(dá)的測(cè)距作用，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)測(cè)距的效果，采用可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息，并通過(guò)目標(biāo)識(shí)別及跟蹤的方法來(lái)獲取目標(biāo)距離信息，生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)，并通過(guò)雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖的方式在顯示設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示、告警，以達(dá)到綜合顯示跟蹤目標(biāo)位置及距離信息的基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量的方法。
[0006]本發(fā)明的目的是以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，其特征是，它包括光電跟蹤系統(tǒng)和雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖；首先通過(guò)可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息；之后采用數(shù)字圖像處理、目標(biāo)識(shí)別和跟蹤的方法，來(lái)計(jì)算所跟蹤目標(biāo)的各種圖像信息及運(yùn)動(dòng)信息；最后生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的部分功能，通過(guò)雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖的方式在顯示設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示、告警。
[0007]所述的光電跟蹤系統(tǒng)包括:成像探測(cè)分系統(tǒng)、伺服轉(zhuǎn)臺(tái)分系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、圖像處理分系統(tǒng)、圖像顯示分系統(tǒng)和人機(jī)交互；雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖包括目標(biāo)圖像態(tài)勢(shì)圖顯示、目標(biāo)詳察顯示和綜合態(tài)勢(shì)顯示。
[0008]所述的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，其特征是，所述的通過(guò)可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息就是利用可見(jiàn)光相機(jī)對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位掃描，獲得要探測(cè)區(qū)域的光電圖像。
[0009]所述的采用數(shù)字圖像處理、目標(biāo)識(shí)別和跟蹤的方法，來(lái)計(jì)算所跟蹤目標(biāo)的各種圖像信息及運(yùn)動(dòng)信息中，數(shù)字圖像處理包括圖像的拼接和圖像的增強(qiáng)，目標(biāo)識(shí)別采用經(jīng)典的相鄰幀差法，目標(biāo)跟蹤采用粒子濾波算法實(shí)現(xiàn)。
[0010]所述的雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)距離、方位、速度的測(cè)量，進(jìn)一步對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全方位、大范圍、多目標(biāo)搜索、識(shí)別和定位、實(shí)時(shí)生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)、對(duì)可疑目標(biāo)自動(dòng)告警、對(duì)指定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，形成實(shí)時(shí)視頻和態(tài)勢(shì)顯示。
[0011]本發(fā)明的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，集圖像處理技術(shù)、目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)、動(dòng)目標(biāo)跟蹤定位技術(shù)于一體，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離、方位、速度的測(cè)量及多目標(biāo)跟蹤目標(biāo)態(tài)勢(shì)顯示、目標(biāo)自動(dòng)告警的雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖，采用目標(biāo)測(cè)距的方法取代激光測(cè)距儀來(lái)計(jì)算目標(biāo)的位置，降低了系統(tǒng)的成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為光電跟蹤系統(tǒng)組成框圖；
圖2為雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖示意圖；
圖3為雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖形成框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面利用附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]參考圖1，本發(fā)明的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，包括光電跟蹤系統(tǒng)I和雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖。光電跟蹤系統(tǒng)I包括成像探測(cè)分系統(tǒng)11、伺服轉(zhuǎn)臺(tái)分系統(tǒng)12、主控系統(tǒng)13、圖像處理分系統(tǒng)14、圖像顯示分系統(tǒng)15和人機(jī)交互16。成像探測(cè)分系統(tǒng)11前端裝有可見(jiàn)光相機(jī)，用于形成探測(cè)區(qū)域的光電圖像；伺服轉(zhuǎn)臺(tái)分系統(tǒng)12按照主控系統(tǒng)13指令，帶動(dòng)探測(cè)設(shè)備按照指定規(guī)則運(yùn)動(dòng)；主控系統(tǒng)13控制整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作；圖像處理分系統(tǒng)14能夠?qū)崿F(xiàn)圖像拼接、圖像增強(qiáng)、目標(biāo)識(shí)別、跟蹤告警和圖像態(tài)勢(shì)生成等功能；圖像顯示分系統(tǒng)15用來(lái)顯示雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖；人機(jī)交互16用來(lái)接受操作人員控制和指令。
[0015]參考圖2和圖3，本發(fā)明的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法的雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖包括目標(biāo)圖像態(tài)勢(shì)圖顯示、目標(biāo)詳察顯示和綜合態(tài)勢(shì)顯示。雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖的形成過(guò)程包括目標(biāo)識(shí)別21、目標(biāo)跟蹤22、目標(biāo)態(tài)勢(shì)生成23、目標(biāo)態(tài)勢(shì)顯示24。所述的目標(biāo)識(shí)別21采用經(jīng)典的相鄰幀差法實(shí)現(xiàn)；所述的目標(biāo)跟蹤22采用粒子濾波目標(biāo)跟蹤算法實(shí)現(xiàn)；所述的目標(biāo)態(tài)勢(shì)生成23包括目標(biāo)編批軌跡231、目標(biāo)態(tài)勢(shì)生成232、詳查目標(biāo)圖像233和視頻生成234。所述的目標(biāo)態(tài)勢(shì)顯示24包括目標(biāo)圖像雷達(dá)態(tài)勢(shì)顯示241、目標(biāo)詳察顯示242、綜合態(tài)勢(shì)顯示243。
[0016]所述的雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖形成的過(guò)程為:信息獲取分系統(tǒng)處于360°連續(xù)掃描的搜索狀態(tài)，經(jīng)過(guò)圖像處理系統(tǒng)處理之后的圖像會(huì)在顯示區(qū)域顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)，在后端信息分系統(tǒng)發(fā)出告警信息，并在顯示屏上自動(dòng)標(biāo)注目標(biāo)，同時(shí)自動(dòng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行編批231，并連續(xù)標(biāo)注，形成軌跡，生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)圖23，同時(shí)，依據(jù)目標(biāo)威脅等級(jí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行排隊(duì)，記錄，根據(jù)需要確定是否需要詳察，若需要詳察，則選定詳察對(duì)象，生成詳察目標(biāo)圖像233或視頻234，顯示在目標(biāo)圖像24區(qū)域內(nèi)，若需要鎖定目標(biāo)，同步啟動(dòng)光電傳感器，進(jìn)行目標(biāo)測(cè)距，獲得目標(biāo)的距離信息，將信息反饋給云臺(tái)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位，并在目標(biāo)圖像及視頻區(qū)域顯示目標(biāo)詳細(xì)信息，綜合目標(biāo)方位和距離信息，在態(tài)勢(shì)圖中對(duì)目標(biāo)距離信息進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，一個(gè)循環(huán)過(guò)后系統(tǒng)再次切換到掃描模式繼續(xù)進(jìn)行搜索，重復(fù)進(jìn)行此過(guò)程。
[0017]所述的目標(biāo)圖像態(tài)勢(shì)圖顯示24是:圖像處理系統(tǒng)檢測(cè)出的目標(biāo)，被分別編批跟蹤，將這些編批目標(biāo)的歷史運(yùn)動(dòng)軌跡顯示到態(tài)勢(shì)圖上，包括其未來(lái)某時(shí)刻的預(yù)測(cè)位置，并將對(duì)應(yīng)某目標(biāo)的全部運(yùn)動(dòng)位置，連接為連續(xù)曲線，從而形成目標(biāo)態(tài)勢(shì)圖，態(tài)勢(shì)圖中反應(yīng)了目標(biāo)的方位信息和距離信息，態(tài)勢(shì)圖是一個(gè)示意圖，其中采用目標(biāo)的方位角度和距離信息，繪制與電磁波雷達(dá)一致的圖形，并按照距離標(biāo)注，可以清晰地觀察目標(biāo)與本觀測(cè)點(diǎn)之間的位置信息。詳查目標(biāo)被自動(dòng)標(biāo)注為醒目顏色，這里采用藍(lán)色框框住目標(biāo)，而告警目標(biāo)根據(jù)圖像處理系統(tǒng)自動(dòng)目標(biāo)跟蹤和預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)于已進(jìn)入或?qū)⑦M(jìn)入告警區(qū)域的目標(biāo)，作為告警目標(biāo)，自動(dòng)標(biāo)注為紅色，并閃爍提醒。
[0018]所述的目標(biāo)詳查顯示242是:在左側(cè)目標(biāo)圖像態(tài)勢(shì)圖中，標(biāo)注為醒目藍(lán)顏色，以與其它目標(biāo)進(jìn)行區(qū)別，在右側(cè)目標(biāo)詳查顯示區(qū)域，顯示該目標(biāo)的詳查視頻圖像，此視頻圖像為圖像處理系統(tǒng)在掃描過(guò)程中提取的光電原始圖像，在詳查視頻圖像中顯示的信息有在目標(biāo)跟蹤位置疊加的該目標(biāo)的跟蹤窗口，顯示該目標(biāo)當(dāng)前的位置信息，包括方位、俯仰等，根據(jù)光電傳感器的測(cè)量結(jié)果以及目標(biāo)識(shí)別計(jì)算結(jié)果識(shí)別目標(biāo)，并顯示該目標(biāo)的距離信息。
[0019]所述的綜合態(tài)勢(shì)顯示243是:結(jié)合目標(biāo)的距離、方位、軌跡等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，狀態(tài)估計(jì)等，自動(dòng)在態(tài)勢(shì)圖上自動(dòng)標(biāo)繪顯示，生成綜合態(tài)勢(shì)，在綜合信息顯示區(qū)域，對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入的所有目標(biāo)，并且被圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)捕獲和跟蹤，編批和軌跡預(yù)測(cè)，這里按照目標(biāo)的威脅等級(jí)，依次顯示目標(biāo)的各種綜合數(shù)據(jù)參數(shù)，包括:目標(biāo)編號(hào)、當(dāng)前位置(俯仰、方位)、距離、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向、加速度等，對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入告警區(qū)域的所有目標(biāo)，以及用戶選擇的詳查目標(biāo)，作為重點(diǎn)目標(biāo)看待，同樣依次按照威脅等級(jí)顯示其綜合信息。
[0020]本發(fā)明雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖和圖像處理分系統(tǒng)中的各種控制指令和目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別跟蹤算法及程序均依據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合的需要、根據(jù)信號(hào)控制理論和數(shù)字圖像處理技術(shù)設(shè)計(jì)和編制。
[0021]本發(fā)明的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的啟示，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)就能夠想到其它實(shí)質(zhì)上等同的替代，均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，其特征是，它包括光電跟蹤系統(tǒng)和雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖；首先通過(guò)可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息；之后采用數(shù)字圖像處理、目標(biāo)識(shí)別和跟蹤的方法，來(lái)計(jì)算所跟蹤目標(biāo)的各種圖像信息及運(yùn)動(dòng)信息；最后生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)，通過(guò)雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖的方式在顯示設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示、告警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，其特征是，所述的光電跟蹤系統(tǒng)包括:成像探測(cè)分系統(tǒng)、伺服轉(zhuǎn)臺(tái)分系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、圖像處理分系統(tǒng)、圖像顯示分系統(tǒng)和人機(jī)交互；雷達(dá)告警狀態(tài)圖包括目標(biāo)圖像態(tài)勢(shì)圖顯示、目標(biāo)詳察顯示和綜合態(tài)勢(shì)顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的測(cè)量跟蹤目標(biāo)綜合參數(shù)方法，其特征是，所述的通過(guò)可見(jiàn)光探測(cè)裝置來(lái)被動(dòng)地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)的視頻圖像和方位信息，利用可見(jiàn)光相機(jī)對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位掃描，獲得要探測(cè)區(qū)域的光電圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，其特征是，所述的采用數(shù)字圖像處理、目標(biāo)識(shí)別和跟蹤的方法，來(lái)計(jì)算所跟蹤目標(biāo)的各種圖像信息及運(yùn)動(dòng)信息中，數(shù)字圖像處理包括圖像的拼接和圖像的增強(qiáng)，目標(biāo)識(shí)別采用經(jīng)典的相鄰幀差法，目標(biāo)跟蹤采用粒子濾波算法實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖顯示的目標(biāo)綜合參數(shù)跟蹤測(cè)量方法，其特征是，所述的雷達(dá)告警態(tài)勢(shì)圖能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)距離、方位、速度的測(cè)量，進(jìn)一步對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全方位、大范圍、多目標(biāo)搜索、識(shí)別和定位、實(shí)時(shí)生成目標(biāo)態(tài)勢(shì)、對(duì)可疑目標(biāo)自動(dòng)告警、對(duì)指定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，形成實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)顯示。
【文檔編號(hào)】G01S13/72GK104166137SQ201410407365
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】孟勃 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)