一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法技术方案

本发明专利技术公开了一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法，包括：根据缩比理论对A米跟踪目标飞行器的大小和飞行速度进行评估，将指标变换到室内B米范围内大小；对飞行器的飞行轨迹及飞行背景进行设定；开始室内跟踪瞄准验证，对所述运动目标跟踪瞄准系统所涉及的跟踪算法进行考核，确定其跟踪算法能够跟踪上目标；在室外A米开展实物飞行试验验证，证明该跟踪算法对远距离、大尺寸的目标跟踪同样适用。本申请采用缩比试验，使近距离小尺寸目标与远距离大尺寸目标保持在相机视场中的角度范围一致和运动角速度一致时，这对由相机和转台组合成的空间极坐标系下的目标跟踪系统而言，在目标检测跟踪过程中所处理的信息基本上是一致的。

【技术实现步骤摘要】
一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法
本专利技术涉及跟踪瞄准
，具体涉及一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法。
技术介绍
目标跟踪瞄准的本质是在图像中准确找到目标的位置。在现代科技领域最具实用性的一部分就是机动目标的跟踪。区别于非机动目标的跟踪，当目标发生机动时，其速度的大小和方向都发生了变化，使得目标的跟踪效果达不到预期的精度。传统的机动目标的跟踪需求是尽可能准确地跟踪一个目标，但是随着科技的进步以及人类社会发展的需要，多目标跟踪的研究变得更有价值。尤其是在现代战争日益复杂的战场环境下，探测器只跟踪单一目标已经远远无法满足跟踪需求，多目标的跟踪能否达到跟踪的精度需求、稳定性需求等其他各种需求对战争往往会起到左右战局的影响。不论是单一目标的跟踪瞄准还是多个目标的跟踪瞄准，目标跟踪瞄准试验是用于检验目标跟踪算法的验证试验。受天气、能见度、场地、目标飞行物等诸多因素影响，如果完全采用室外试验对跟踪效果进行验证，这对于跟踪算法的设计以及验证是一项耗时、耗力的事情。最优的方案就是在室内搭建一套模拟运动系统，通过该系统对目标跟踪算法的设计进行验证，考验运动跟踪的效果。因此，目标跟踪瞄准的室内验证系统对目标的跟踪研究具有重要的意义。本公司研发出一套运动目标跟踪瞄准系统，已在论文“targettrackingsystembasedonpremiminaryandpresicetwo-satagecompoundcameras”中公开，本申请将针对该系统进行可行性论证。
技术实现思路
本专利技术提供一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法，证明了运动目标跟踪瞄准系统的可行性，为其提供了可靠的理论支撑。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法，所述运动目标跟踪瞄准系统包括目标识别模块以及伺服控制模块，目标识别模块接收来自固定在伺服控制模块的转台上的搜索摄像头、粗跟踪摄像头和精跟踪摄像头的视频序列图像，根据指挥控制中心发送的控制指令实现目标搜索、目标粗跟踪和目标精跟踪等处理，输出控制信号控制伺服控制模块的转台和快反镜工作，实现目标的稳定跟踪，所述验证方法包括：根据缩比理论对A米跟踪目标飞行器的大小和飞行速度进行评估，将指标变换到室内B米范围内大小；对飞行器的飞行轨迹及飞行背景进行设定，试验目标采用投影仪在幕布上投影模拟；搭建室内模拟试验环境，并开始室内跟踪瞄准验证，对所述运动目标跟踪瞄准系统所涉及的跟踪算法进行考核，确定其跟踪算法能够跟踪上目标；在室外A米开展实物飞行试验验证，证明该跟踪算法对远距离、大尺寸的目标跟踪同样适用。作为上述方案的优选，缩比理论包括：相机成像，使用相机拍摄现实空间中的物体，并经过从世界坐标系到相机坐标系的转换；从相机坐标系到图像坐标系的转换；从图像坐标系到像素坐标系的转换；最终将空间中的一个点从世界坐标系转换到像素坐标系，输出图像数据。作为上述方案的优选，在相机成像过程中，从世界坐标系到相机坐标系的转换是刚体变化，物体不发生形变，只进行旋转和平移，从世界坐标系到相机坐标系的转换关系如下：式中，Xc、Yc、Zc为相机坐标系，单位为mm；XW、YW、ZW为世界坐标系，单位为m；R为旋转矩阵；T为平移矩阵。作为上述方案的优选，从相机坐标系到图像坐标系，物体经过从三维到二维的透视投影变换，透视投影变换公式如下：式中，f为相机焦距；x、y为图像坐标系，单位为mm。作为上述方案的优选，相机焦距f的计算公式如下：f＝||o-Oc||(3)式中，O为图像坐标系中的原点，Oc为相机坐标系中的原点。作为上述方案的优选，在图像坐标系转换到像素坐标系时：假设每个像素对应dx和dy，有：式中，u、v为像素坐标系，单位为pixel。作为上述方案的优选，在相机成像过程中，运动目标在相机上成像寸h计算公式如下：式中，H为目标物尺寸；L为成像距离；f为相机镜头焦距。作为上述方案的优选，在相机成像过程中，运动目标到相机的距离与目标在相机输出图像中的像素个数相关，当目标距离相机近时，目标在相机视场中的角度范围较大，在图像中的像素个数较多；当目标远离相机时，目标在相机视场中的角度范围变小，在图像中的像素个数也变少。由于具有上述结构，本专利技术的有益效果在于：本申请的验证方法，采用缩比试验，使近距离小尺寸目标与远距离大尺寸目标保持在相机视场中的角度范围一致和运动角速度一致时，这对由相机和转台组合成的空间极坐标系下的目标跟踪系统而言，在目标检测跟踪过程中所处理的信息基本上是一致的。验证了运动目标跟踪瞄准系统的可行性，为其提供了可靠的理论支撑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术的工作流程图；图2为相机成像的四个坐标系关系图；图3为相机坐标系与图像坐标系关系图；图4为图像坐标系与像素坐标系关系图；图5为透视投影变换示意图；图6为空间极坐标系示意图；图7为相机镜头成像示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例针对本公司研发的运动目标跟踪瞄准系统进行验证，所述运动目标跟踪瞄准系统包括目标识别模块以及伺服控制模块，目标识别模块接收来自固定在伺服控制模块的转台上的搜索摄像头、粗跟踪摄像头和精跟踪摄像头的视频序列图像，根据指挥控制中心发送的控制指令实现目标搜索、目标粗跟踪和目标精跟踪等处理，输出控制信号控制伺服控制模块的转台和快反镜工作，实现目标的稳定跟踪。如图1至图7所示，本实施例提供一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法，包括：S1、根据缩比理论对A(如200米)米跟踪目标飞行器的大小和飞行速度进行评估，将指标变换到室内B(如10米)米范围内大小；S2、由笔记本电脑对飞行器的飞行轨迹及飞行背景进行设定，试验目标采用投影仪在幕布上投影模拟；S3、搭建室内模拟试验环境，并开始室内跟踪瞄准验证，对所述运动目标跟踪瞄准系统所涉及的跟踪算法进行考核，确定其跟踪算法能够跟踪上目标；S4、在室外A(200米)米开展实物飞行试验验证，证明该跟踪算法对远距离、大尺寸的目标跟踪同样适用。其中：缩比理论包括：(1)相机成像，使用相机拍摄现实空间中的物体，并经过从世界坐标系到相机坐标系的转换；相机成像涉及四个坐标系，如图2所示。图中，OW-XWYWZW为世界坐标系，描述相机位置，单位为m；Oc-XcYcZc为相机坐标系，光点为原点，单位为mm；O-xy为图像坐标系，光点为图像重点，单位mm；uv为像素坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法，所述运动目标跟踪瞄准系统包括目标识别模块以及伺服控制模块，目标识别模块接收来自固定在伺服控制模块的转台上的搜索摄像头、粗跟踪摄像头和精跟踪摄像头的视频序列图像，根据指挥控制中心发送的控制指令实现目标搜索、目标粗跟踪和目标精跟踪等处理，输出控制信号控制伺服控制模块的转台和快反镜工作，实现目标的稳定跟踪，其特征在于，所述验证方法包括：/n根据缩比理论对A米跟踪目标飞行器的大小和飞行速度进行评估，将指标变换到室内B米范围内大小；/n对飞行器的飞行轨迹及飞行背景进行设定，试验目标采用投影仪在幕布上投影模拟；/n搭建室内模拟试验环境，并开始室内跟踪瞄准验证，对所述运动目标跟踪瞄准系统所涉及的跟踪算法进行考核，确定其跟踪算法能够跟踪上目标；/n在室外A米开展实物飞行试验验证，证明该跟踪算法对远距离、大尺寸的目标跟踪同样适用。/n

【技术特征摘要】
1.一种运动目标跟踪瞄准系统的验证方法，所述运动目标跟踪瞄准系统包括目标识别模块以及伺服控制模块，目标识别模块接收来自固定在伺服控制模块的转台上的搜索摄像头、粗跟踪摄像头和精跟踪摄像头的视频序列图像，根据指挥控制中心发送的控制指令实现目标搜索、目标粗跟踪和目标精跟踪等处理，输出控制信号控制伺服控制模块的转台和快反镜工作，实现目标的稳定跟踪，其特征在于，所述验证方法包括：
根据缩比理论对A米跟踪目标飞行器的大小和飞行速度进行评估，将指标变换到室内B米范围内大小；
对飞行器的飞行轨迹及飞行背景进行设定，试验目标采用投影仪在幕布上投影模拟；
搭建室内模拟试验环境，并开始室内跟踪瞄准验证，对所述运动目标跟踪瞄准系统所涉及的跟踪算法进行考核，确定其跟踪算法能够跟踪上目标；
在室外A米开展实物飞行试验验证，证明该跟踪算法对远距离、大尺寸的目标跟踪同样适用。


2.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，缩比理论包括：
相机成像，使用相机拍摄现实空间中的物体，并经过从世界坐标系到相机坐标系的转换；
从相机坐标系到图像坐标系的转换；
从图像坐标系到像素坐标系的转换；
最终将空间中的一个点从世界坐标系转换到像素坐标系，输出图像数据。


3.根据权利要求2所述的验证方法，其特征在于，在相机成像过程中，从世界坐标系到相机坐标系的转换是刚体变化，物体不发生形变，只进行旋转和平移，从世界坐标系到相机坐标系的转换关系如下：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘君，王晓通，魏小彪，侯鹏程，吴俊逸，关云珲，梁祖健，董丹丹，周子建，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42