一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统，通过采用CCD和红外成像传感器进行目标的检测和跟踪；用激光测量目标距离，同时向火控系统发送精确的跟踪目标信息；以DSP+CPLD为核心的硬件平台，为图像处理和跟踪的相关、二值相融合双模式跟踪算法提供了支持，系统简单可靠，可有效地提高系统的全天时/全天候工作能力，用于搜索、观察和跟踪海面目标，可广泛应用于国家海防。

A sea target detection and tracking system based on DSP and multi-sensor fusion

The utility model discloses a sea surface target detection and tracking system based on DSP and multi-sensor fusion, which uses CCD and infrared imaging sensors to detect and track the target, and uses the laser to measure the target distance and send accurate tracking target information to the fire control system. The hardware platform with DSP+CPLD as the core is a diagram. The two value phase fusion dual mode tracking algorithm, such as processing and tracking, is supported. The system is simple and reliable. It can effectively improve the whole day / all-weather capability of the system, and can be used to search, observe and track the sea surface targets, and can be widely used in national sea defense.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统
本技术属于光电跟踪
，具体涉及一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统。
技术介绍
我国具有辽阔的海岸线，且海域十分广阔，因此，海面目标的检测跟踪具有重要的现实意义和应用价值。在军用方面，可以维护海洋权益、加强海域监管、减少海事纠纷等；在民用方面，海面目标的检测跟踪技术可以高效实现港口和海湾的海上交通监制、事故船只求援报警，并对非法捕鱼、污染物倾倒、非法走私偷渡起到强有力的监管作用。传统目标检测跟踪系统采用电视摄像机作为信号传感器，而通常情况下，可见光电视不能在夜间工作，且不能“看到”烟雾遮蔽的目标。本技术的目标检测跟踪系统采用红外热像仪成像装置，克服了以上缺点，大大扩展了目标检测跟踪系统的作用时域。本技术的目标检测跟踪系统采用CCD和红外成像传感器进行目标跟踪，并用激光测量目标距离，同时向火控系统发送精确的跟踪目标信息，它可有效地提高系统的全天时/全天候工作能力，用于搜索、观察和跟踪海面目标，可广泛应用于国家海防。此外，早期的图像跟踪器一般采用简单的跟踪算法，只有单一工作模式，只能对一定条件下的目标进行跟踪，不同的应用环境，跟踪的效果会有很大差别。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统,可有效地提高系统的全天时/全天候工作能力，用于搜索、观察和跟踪海面目标，可广泛应用于国家海防。一种海面目标检测跟踪系统，包括观测单元以及控制单元，其中：所述观测单元包括红外热像仪、CCD相机、激光测距机、控制板、第二电源模块以及显示器；所述红外热像仪和CCD相机分别用于获取被跟踪目标所在场景的红外视频和电视视频；所述激光测距机用于测量目标距离；所述第二电源模块通过控制板向红外热像仪、CCD相机、激光测距机提供所需的电压；所述显示器用于显示叠加了目标跟踪结果的视频；所述控制单元包括录像板、主控板、跟踪器以及第一电源模块；所述第一电源模块通过主控板向录像板和跟踪器提供所需的电压；所述录像板记录红外热像仪和CCD相机分别获取的红外视频和电视视频并输入给所述跟踪器；所述跟踪器选择其中一路视频，并进行目标跟踪，得到跟踪结果，并将跟踪结果叠加到选择的视频上，输出给显示器。进一步的，还包括操控单元，用于控制跟踪器选择其中一路视频。较佳的，所述跟踪器采用DSP结合CPLD的形式实现。进一步的，所述跟踪器包括解码器、DSP以及编码器；所述解码器将录像板输出的两路模拟形式的视频数据转换为数字形式，并输出至DSP；所述DSP完成目标跟踪后，输出一路视频；所述编码器将DSP输出的视频转换为模拟信号后输出给显示器。较佳的，DSP芯片选用TI公司的TMS320DM642。较佳的，CPLD选用ALTERA公司的EPM7064AETI44-7N。较佳的，所述第一电源模块通过直流滤波器对跟踪器进行供电。较佳的，所述红外热像仪、CCD相机以及激光测距机采用单独的航插板与外部连接。本技术具有如下有益效果：本技术通过采用CCD和红外成像传感器进行目标的检测和跟踪；用激光测量目标距离，同时向火控系统发送精确的跟踪目标信息；以DSP+CPLD为核心的硬件平台，为图像处理和跟踪的相关、二值相融合双模式跟踪算法提供了支持，系统简单可靠，可有效地提高系统的全天时/全天候工作能力，用于搜索、观察和跟踪海面目标，可广泛应用于国家海防。附图说明图1为本技术的海面目标检测跟踪系统框图；图2为本技术的观测单元结构示意图；图3为本技术的控制单元结构示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。硬件系统框图如图1所示，海面目标检测跟踪系统由三部分组成，分别为观测单元、控制单元和操控单元。操控单元主要由操控按键和按键电路板组成。按键电路板通过IO口对操控按键的电平进行采集，从而获取按键的状态，并通过RS422串口发送给控制单元。观测单元由红外热像仪、CCD相机、激光测距机、控制电路板2以及电源模块2、显示器等组成。观测单元的电气设计思路是根据信号的流向，分模块控制各个部件，并综合考虑系统的简洁性和可维修性。整个观测单元的内部接线关系如图2所示。由图2可知，根据信号流向，由外部供给24V电源给观测单元，观测单元的电源模块2负责将24V转化为红外热像仪、CCD相机以及激光测距机所需的电压。红外热像仪、CCD相机以及激光测距机由单独的航插与分控板相连，当需要对某个部件进行调试或者更换时，只需要连接或断开相应部件的航插，即可完成。同时，这样也能保证各模块之前不会相互干扰，提高系统的可靠性。控制单元由录像板、主控板、跟踪器以及电源模块等组成。控制单元涉及的视频模块较多，且跟踪器的抗干扰能力相对要差一些，因此，本技术针对该问题，用直流滤波器对跟踪器的供电电源进行滤波，同时在结构上，对跟踪器进行单独密封屏蔽，减少外界对其干扰，保证其输出视频的质量。控制单元的内部接线关系如图3所示。观测单元采集的红外热像仪采集的红外视频信号和CCD相机采集的电视视频信号，首先通过录像板记录采集的视频信息，之后红外视频信号和电视视频信号作为跟踪器的输入信号，跟踪器根据外部环境选择其中一路进行目标跟踪，得到跟踪结果，并将跟踪结果叠加到选择的视频上，输出至显示器；其中，跟踪器选择哪一路视频信号由操控单元通过按键进行控制。激光测距机用于测量目标距离，同时向火控系统发送精确的跟踪目标信息。观测单元和控制单元的通信即控制板2和控制板1之间的通信，通过RS422串口实现。控制板和主控板的功能是向对应连接的器件传递上位机发送的指令，例如开关机指令，相机及红外热像仪的镜头变焦参数等，由此控制相应器件的工作状态。本技术的跟踪器以DSP+CPLD为核心，DSP芯片选用TI公司的TMS320DM642，CPLD选用ALTERA公司的EPM7064AETI44-7N，由于DSP智能处理数字视频信号，而跟踪器的输入是两路模拟视频信号，因此，本技术选择集成电路TVP5150作为解码器，将两路模拟视频信号转换为两路数字信号，输出给DSP处理；选择集成电路SAA7129作为编码器，将DSP处理后的视频信号转换为模拟信号，最后输出到显示器。CPLD作为可编程逻辑电路，负责扩展串口信号、控制视频信号的输出及系统的复位，提高了跟踪器结构的灵活性，使跟踪器易于维护和扩展。跟踪器采用相关、二值相融合双模式跟踪算法。在实际的跟踪环境下，存在着各种复杂的情况，背景和目标的状况往往是难以预料的。如背景和目标间的对比度很低的时候，白天和黑夜的不同光照特点、飞机飞行过程中迎光和背光引起的灰度变化以及外界不可预料的各种干扰等，都会影响图像的质量。除了外界的因素，跟踪器本身也存在内部原因可能对图像造成影响，其中包括：CCD和红外成像传感器的内部噪声以及跟踪器内部元器件造成的图像噪声等。为了解决这个问题，提高跟踪准确性和可靠性，需要在相关跟踪算法前对搜索模板的图像灰度数据进行预处理，以降低或消除这些噪声和干扰的影响。只需要对大小为P×Q的搜索模板预处理，就能满足需要，这对计算时间的减少也很重要。本技术的图像预处理采用中值滤波，中值滤波器在滤除噪声的同时能很好地保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统，其特征在于，包括观测单元以及控制单元，其中：所述观测单元包括红外热像仪、CCD相机、激光测距机、控制板、第二电源模块以及显示器；所述红外热像仪和CCD相机分别用于获取被跟踪目标所在场景的红外视频和电视视频；所述激光测距机用于测量目标距离；所述第二电源模块通过控制板向红外热像仪、CCD相机、激光测距机提供所需的电压；所述显示器用于显示叠加了目标跟踪结果的视频；所述控制单元包括录像板、主控板、跟踪器以及第一电源模块；所述第一电源模块通过主控板向录像板和跟踪器提供所需的电压；所述录像板记录红外热像仪和CCD相机分别获取的红外视频和电视视频并输入给所述跟踪器；所述跟踪器选择其中一路视频，并进行目标跟踪，得到跟踪结果，并将跟踪结果叠加到选择的视频上，输出给显示器。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统，其特征在于，包括观测单元以及控制单元，其中：所述观测单元包括红外热像仪、CCD相机、激光测距机、控制板、第二电源模块以及显示器；所述红外热像仪和CCD相机分别用于获取被跟踪目标所在场景的红外视频和电视视频；所述激光测距机用于测量目标距离；所述第二电源模块通过控制板向红外热像仪、CCD相机、激光测距机提供所需的电压；所述显示器用于显示叠加了目标跟踪结果的视频；所述控制单元包括录像板、主控板、跟踪器以及第一电源模块；所述第一电源模块通过主控板向录像板和跟踪器提供所需的电压；所述录像板记录红外热像仪和CCD相机分别获取的红外视频和电视视频并输入给所述跟踪器；所述跟踪器选择其中一路视频，并进行目标跟踪，得到跟踪结果，并将跟踪结果叠加到选择的视频上，输出给显示器。2.如权利要求1所述的一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统，其特征在于，还包括操控单元，用于控制跟踪器选择其中一路视频。3.如权利要求1所述的一种基于DSP和多传感器融合的海面目标检测跟踪系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓琳，方勇，薛敏，丁洋坤，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北,13