一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法。屬于用于目標(biāo)追蹤的抗遮擋技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光電技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究方向致力于將光學(xué)和電子技術(shù)相互滲透和相互結(jié)合。其中，利用紅外和激光等光電探測新技術(shù)所研制的光電系統(tǒng)在目標(biāo)軌跡的預(yù)測和跟蹤技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。在目標(biāo)跟蹤時，經(jīng)常會發(fā)生目標(biāo)被障礙物遮擋，從而導(dǎo)致目標(biāo)跟蹤丟失的問題。因此，當(dāng)跟蹤目標(biāo)再次出現(xiàn)時，快速有效地重新捕獲目標(biāo)是解決此類問題的關(guān)鍵。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于針對目標(biāo)跟蹤的抗遮擋技術(shù)，如中國專利文獻號為CN103077539 A,專利名稱為《一種復(fù)雜背景及遮擋條件下的運動目標(biāo)跟蹤方法》中，所述專利文獻利用目標(biāo)顏色、目標(biāo)紋理特征、目標(biāo)局部光流信息等特征，通過結(jié)合卡爾曼濾波算法，對下一幀或幾幀目標(biāo)運動位置進行預(yù)測，實現(xiàn)對目標(biāo)的重新捕獲。但這種跟蹤方式下的目標(biāo)預(yù)測只能實現(xiàn)對目標(biāo)部分遮擋的跟蹤，即使針對目標(biāo)在全遮擋下的跟蹤也只能實現(xiàn)目標(biāo)在幾百毫秒內(nèi)的短時間預(yù)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法，解決了對于受遮擋物遮擋時間過長的目標(biāo)重現(xiàn)后，無法對其準(zhǔn)確快速捕獲的冋題。
[0005]本發(fā)明通過如下方案予以實現(xiàn):
[0006]一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法，步驟如下:
[0007]步驟1)，選取跟蹤目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)處于跟蹤平臺跟蹤范圍內(nèi)時，計算跟蹤平臺在時間t內(nèi)的陀螺平均速度值V，記錄η組所述的陀螺平均速度值V，記為Vl，v2, vy vn;
[0008]步驟2)，根據(jù)η組陀螺平均速度值V和獲取陀螺平均速度值V的時間點X，即χ1； χ2, χ3,…，χη，通過建立一條直線方程，得到跟蹤平臺在所述跟蹤目標(biāo)下的運動速度軌跡，直線方程表達式如下:
[0009]Y = ag+a^(1)
[0010]其中，X為獲取陀螺平均速度值V的時間點；Y為對應(yīng)各個時間點的陀螺平均速度值；a。和a 直線方程的兩個參數(shù)；
[0011]步驟3)，當(dāng)跟蹤平臺丟失跟蹤目標(biāo)時，將跟蹤目標(biāo)丟失后的各個時間點Xn+1，Xn+2, Xn+3,…，代入所述直線方程，從而求得將所述跟蹤目標(biāo)丟失后的跟蹤平臺在各個時間點處的陀螺速度值Vn+1, vn+2, vn+3…vm；
[0012]步驟4)，根據(jù)所述陀螺速度值vn+1，vn+2, vn+3…Vni，代替位置回路輸出值，驅(qū)動跟蹤平臺運動，重新捕獲所述跟蹤目標(biāo)。
[0013]進一步的，所述步驟1)中，通過跟蹤平臺對所述跟蹤目標(biāo)進入跟蹤功能的時間和跟蹤誤差，判斷跟蹤目標(biāo)是否處于跟蹤平臺跟蹤范圍內(nèi)。
[0014]進一步的，步驟2)所述的參數(shù)a。和a沖，根據(jù)方程Σ Y = a gN+aj Σ X和Σ ΧΥ =a0E X+a X 2，求得參數(shù)a。和a !，其中，Y為跟蹤平臺的陀螺平均速度值Vj, v2, v3...vn，X為對應(yīng)的陀螺平均速度值Vd v2, v vn的時間點X 1; X2, X3,…，Xn。
[0015]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0016]現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于對目標(biāo)跟蹤的抗遮擋技術(shù)，當(dāng)跟蹤目標(biāo)長時間受到遮擋物的掩護，當(dāng)目標(biāo)再次出現(xiàn)后，很難準(zhǔn)確的對其重新捕獲，從而丟失跟蹤目標(biāo)。本發(fā)明根據(jù)跟蹤平臺在追蹤目標(biāo)時，以一定的速度或加速度進行飛行，具備一定的運動規(guī)律。通過計算各個時間點的平臺的陀螺速度，擬合出一條平臺的運動曲線，一旦跟蹤目標(biāo)丟失，可以根據(jù)運動曲線，預(yù)測一定時間后的陀螺速度，從而驅(qū)動平臺運行，即可重新捕獲跟蹤目標(biāo)。本發(fā)明可以實現(xiàn)針對長時間受遮擋物遮擋的目標(biāo)，在重新出現(xiàn)后，仍然可以目標(biāo)進行快速有效的捕獲，大大提高了抗遮擋技術(shù)的追蹤效果。
[0017]而且，本發(fā)明算法簡單，適用性強，不需要對硬件條件做任何改變，只需要在相應(yīng)的軟件中增加代碼即可實現(xiàn)抗遮擋功能，具有良好的通用性和移植性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)的說明。
[0020]一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法的實施例，步驟如下:
[0021](1)在飛機上搭載一臺光電設(shè)備平臺，用于追蹤目標(biāo)軌跡。選取追蹤目標(biāo)，根據(jù)跟蹤平臺進入跟蹤功能的時間和跟蹤誤差，判斷跟蹤目標(biāo)是否處于跟蹤平臺的跟蹤范圍內(nèi)。
[0022]本實施例中，獲取200ms內(nèi)跟蹤平臺對跟蹤目標(biāo)的跟蹤情況，每隔20ms計算一次跟蹤誤差，即跟蹤目標(biāo)位置坐標(biāo)距跟蹤平臺的視場中心坐標(biāo)的誤差量(脫靶量)。將所得的誤差量進行均值運算，求得跟蹤平臺在200ms內(nèi)的平均跟蹤誤差。如果平均跟蹤誤差小于20像素，并且跟蹤平臺在進入跟蹤功能的時間超過3s，即可認(rèn)為跟蹤平臺處于正常且穩(wěn)定的跟蹤狀況，跟蹤目標(biāo)處于跟蹤平臺的跟蹤范圍內(nèi)。
[0023](2)求取跟蹤平臺陀螺速度:當(dāng)跟蹤目標(biāo)處于跟蹤平臺的跟蹤范圍內(nèi)時，計算跟蹤平臺在20ms內(nèi)的陀螺平均速度值?？偣睬笕?00組跟蹤平臺在20ms內(nèi)陀螺平均速度值，并存入相應(yīng)的數(shù)組中，計算跟蹤平臺的位置回路輸出值。如果跟蹤目標(biāo)沒有處于跟蹤平臺的跟蹤范圍內(nèi)，則不計算陀螺平均速度值。
[0024](3)擬合跟蹤平臺速度曲線:根據(jù)存入400組跟蹤平臺的陀螺速度值和這400組數(shù)據(jù)對應(yīng)的時間點，通過建立一條直線方程，擬合得到跟蹤目標(biāo)處于跟蹤平臺的跟蹤范圍內(nèi)時，跟蹤平臺的運動速度曲線。直線方程表達式為:
[0025]Y = ag+a^(1)
[0026]其中，Y為對應(yīng)各個時間點的陀螺平均速度值，X為對應(yīng)該陀螺平均速度值的時間點，a。和a i為直線方程的兩個參數(shù)。
[0027]所述參數(shù)a。和ai則通過方程Σ Y = a oN+aj Σ X和Σ ΧΥ = a 0Σ X+a jE X2計算求得。其中，累加的Y為存入的400組跟蹤平臺的陀螺速度值，累加的X為對應(yīng)400組陀螺速度值的時間點。
[0028](4)重新捕獲跟蹤目標(biāo):當(dāng)跟蹤目標(biāo)丟失時，將跟蹤目標(biāo)丟失后的各個時間點代入擬合的跟蹤平臺的運動速度曲線，即可得到跟蹤目標(biāo)丟失后的跟蹤平臺對應(yīng)各個時間點的陀螺速度值。根據(jù)所求的陀螺速度值可以得到跟蹤平臺的位置回路輸出值，進而驅(qū)動跟蹤平臺運動，可使跟蹤平臺將跟蹤目標(biāo)丟失后仍可以按照原來的運動軌跡和趨勢進行運動，當(dāng)跟蹤目標(biāo)經(jīng)過一定時間重新出現(xiàn)后，即可快速準(zhǔn)確重新捕獲目標(biāo)并進行跟蹤。
[0029]作為其他實施方式，在求解直線方程Y = a0+aiX中的參數(shù)a。和a i中，同樣可以采用其他方式求解這兩個參數(shù)的數(shù)值。
[0030]上述實施例中為了更加清楚、完整的說明該技術(shù)方案的【具體實施方式】，在上述實施例中對一些參量賦予詳細(xì)的數(shù)值，這樣方便所屬技術(shù)領(lǐng)域人員對本技術(shù)方案的理解。但是，在實際的應(yīng)用中，由于目標(biāo)的特征不同，以及所處的環(huán)境因素不同等原因，需要針對不同的現(xiàn)場應(yīng)用，合理的調(diào)整參數(shù)的選取。因此，對本發(fā)明進行修改或者等同的替換，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同，實現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，得到的技術(shù)方案仍然在本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法，其特征在于，步驟如下： 步驟1)，選取跟蹤目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)處于跟蹤平臺跟蹤范圍內(nèi)時，計算跟蹤平臺在時間t內(nèi)的陀螺平均速度值V，記錄η組所述的陀螺平均速度值V，記為Vl，v2, vy vn; 步驟2)，根據(jù)n組陀螺平均速度值v和獲取陀螺平均速度值v的時間點X，即χ1； χ2, χ3,…，χη，通過建立一條直線方程，得到跟蹤平臺在所述跟蹤目標(biāo)下的運動速度軌跡，直線方程表達式如下： Υ =(1) 其中，X為獲取陀螺平均速度值V的時間點4為對應(yīng)各個時間點的陀螺平均速度值；a。和％為直線方程的兩個參數(shù)； 步驟3)，當(dāng)跟蹤平臺丟失跟蹤目標(biāo)時，將跟蹤目標(biāo)丟失后的各個時間點Xn+1，Xn+2, Xn+3,…，代入所述直線方程，從而求得將所述跟蹤目標(biāo)丟失后的跟蹤平臺在各個時間點處的陀螺速度值Vn+1, vn+2, vn+3…vm； 步驟4)，根據(jù)所述陀螺速度值vn+1，vn+2, vn+3…Vni，代替位置回路輸出值，驅(qū)動跟蹤平臺運動，重新捕獲所述跟蹤目標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法，其特征在于，所述步驟1)中，通過跟蹤平臺對所述跟蹤目標(biāo)進入跟蹤功能的時間和跟蹤誤差，判斷跟蹤目標(biāo)是否處于跟蹤平臺跟蹤范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法，其特征在于，步驟2)所述的參數(shù)a。和a丨中，根據(jù)方程Σ Y = a oN+ajΣ X和Σ ΧΥ = a。乙X+a J X 2，求得參數(shù)a。和a i，其中，Y為跟蹤平臺的陀螺平均速度值Vl，v2, vn，X為對應(yīng)的陀螺平均速度值v1; v2,vn的時間點X 1; X2, X3,…，Xn。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機載光電設(shè)備基于目標(biāo)軌跡預(yù)測的跟蹤方法。選取跟蹤目標(biāo)，跟蹤目標(biāo)處于跟蹤平臺跟蹤范圍內(nèi)時，計算跟蹤平臺在某段時間內(nèi)的陀螺平均速度值，記錄n組陀螺平均速度值。根據(jù)n組陀螺平均速度值v和獲取陀螺平均速度值v的時間點X，通過建立直線方程，得到跟蹤平臺在所述跟蹤目標(biāo)下的運動速度軌跡；當(dāng)跟蹤平臺丟失跟蹤目標(biāo)時，將跟蹤丟失后的各個時間點代入所述直線方程，從而求得跟蹤丟失后的跟蹤平臺在各個時間點處的陀螺速度值以代替跟蹤平臺位置回路輸出值，驅(qū)動跟蹤平臺運動，重新捕獲所述跟蹤目標(biāo)。本發(fā)明可以實現(xiàn)針對長時間受遮擋物遮擋的目標(biāo)，在重新出現(xiàn)后，仍然可以對目標(biāo)進行快速有效的捕獲，大大提高了抗遮擋技術(shù)的追蹤效果。
【IPC分類】G06T7/20
【公開號】CN105354861
【申請?zhí)枴緾N201510626489
【發(fā)明人】王蕾, 盧丹, 張敏
【申請人】凱邁（洛陽）測控有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年9月28日