一种目标跟踪装置和跟踪方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种目标跟踪装置和跟踪方法，该装置包括位于底部的支撑部分、位于中部的系统主体部分以及位于顶部的跟踪转台部分，支撑部分包括三角基座，在三角基座上固定设有圆形连接座，系统主体部分包括第一外壳和连接圆盘，在第一外壳内侧顶部安装有转台稳定控制单元，跟踪转台部分安装在系统主体部分上，跟踪转台部分包括二维跟踪转台、图像采集单元、自动调焦控制单元以及水平调节单元。本发明专利技术涉及的目标跟踪装置和跟踪方法不仅可以实现对二维方向上的运动目标进行跟踪，自动调焦功能的引入可以实现自适应地对远离或靠近镜头的运动目标进行高质量的图像捕获，为系统的可靠和稳定的跟踪提供保障，提高了系统的跟踪时间、跟踪范围和跟踪精度。

Target tracking device and tracking method

The invention discloses a device and a method for tracking target tracking, the device comprises a supporting part, situated at the bottom of the main part of the system in the middle and at the top of the tracking turntable part, support part consists of a triangular base, the triangular base is fixedly arranged on the circular connecting seat, the system includes a first shell and a connecting disc, a turntable stable control unit is installed in the top of the inner side of the first housing, tracking turntable part is installed in the main part of the system, including 2D tracking turntable tracking turntable, image acquisition unit, automatic focusing control unit and level adjustment unit. Target tracking apparatus and method of the invention not only can realize the tracking of moving targets in two-dimensional direction of the automatic focusing function image can be adaptively to near or far from the lens moving target with high quality for capture, system reliability and stability of the track to provide security, improve the system tracking time, the tracking range and tracking accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种目标跟踪装置和跟踪方法
本专利技术涉及跟踪装置和跟踪方法，特别地涉及一种针对运动目标的目标跟踪装置和跟踪方法。
技术介绍
目前，对运动目标跟踪的相关装置已有许多，从一维跟踪扩展到二维跟踪。对二维方向上的目标跟踪大多采用水平转台结合竖直方向上电机控制部分来实现。但目标在图像采集单元视场中的运动轨迹是未知的，除了存在水平和竖直方向上的位置变化外，目标与镜头之间的垂直距离是在不断变化的，因而目标在图像采集单元中的成像不是固定不变的。以往的跟踪系统中所采用的镜头焦距固定，当运动目标在镜头视场内的运动纵深变化小且目标运动范围较小时，定焦镜头基本可以捕获目标，并成像显示。然而，一旦目标运动状态发生较大的变化，由于图像采集单元缺乏有效的应对手段，即自适应的能力不足，往往使得捕获的目标图像质量不高，使得上位机无法通过对图像处理来获得准确的目标位置和坐标信息，或者获得的相应信息误差较大，无法实现对运动目标进行准确定位，这样就严重影响了系统对目标的可靠跟踪。此外，由于多数的运动目标跟踪是在室外环境下进行的，未知的环境变化往往对系统的整体性能造成不良的影响。例如工业生产导致的地面抖动现象，这会导致整体跟踪系统也随之发生抖动。当抖动量级低时，对系统影响可以不计；但当抖动为剧烈时，可能会导致运动目标的丢失，这就对跟踪系统平台的平稳性能提出了更高的要求。因而，系统的抗干扰能力也是评估系统工作性能的重要指标。目前报道的跟踪平台，如专利CN104482950A和专利CN105676865A。在专利CN105676865A中，通过提高控制系统的控制精度来提高系统性能。而专利CN104482950A中只是解决了现有技术运输不便、系统刚度低和拆卸、安装不便的技术问题，对跟踪过程中系统的稳定性问题并没有作深入地分析和有效地解决。但是准确的获取目标的运动信息对准确定位运动目标至关重要，会严重影响系统的跟踪精度，因而，如何获取准确的目标信息是必须要考虑并解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术要解决的技术问题是提供一种自适应能力强、稳定性高的目标跟踪装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种目标跟踪装置，其包括位于底部的支撑部分、位于中部的系统主体部分以及位于顶部的跟踪转台部分，其中，支撑部分包括三角基座，在三角基座上固定设有圆形连接座，在圆形连接座上设有V字槽，圆形连接座用于与将支撑部分与系统主体部分进行连接，其中，系统主体部分包括第一外壳和连接圆盘，第一外壳安装在连接圆盘上，在连接圆盘下部设有圆形凹槽，圆形凹槽与支撑部分中圆形连接座上的V字槽相互转动匹配，在第一外壳内侧顶部安装有转台稳定控制单元，跟踪转台部分安装在系统主体部分上，跟踪转台部分包括二维跟踪转台、图像采集单元、自动调焦控制单元以及水平调节单元。作为优选，在三角基座的三个角部分别设有底座，支撑部分通过3个底座固定在平面或地面上，每个底座与三角基座之间通过旋转轴连接，在每个底座与三角基座之间还设有调节旋钮，调节旋钮固定安装在旋转轴上。作为优选，转台稳定控制单元包括陀螺稳定仪，在陀螺稳定仪下方连接有第一步进电机，第一步进电机用于对装置中水平方向转动部分进行驱动，陀螺稳定仪用于当外界环境发生变化导致第一步进电机的运行出现异常时，对第一步进电机的转动进行稳定。作为优选，在第一外壳的内侧底部设有控制电路板，控制电路板用于控制转动操作，控制电路板包括步进电机控制电路、驱动电路、与上位机的通信电路以及系统工作时的供电电路。作为优选，二维跟踪转台安装在第一外壳顶部外侧中间部分，二维跟踪转台通过第一步进电机驱动转动，二维跟踪转台能够在对目标进行跟踪时在水平方向上转动，图像采集单元设在二维跟踪转台上，其包括直角U型支架，在支架上通过固定轴安装有带触发模式的摄像机，摄像机用于采集运动目标的图像，在支架上设置有第三步进电机，用于驱动垂直方向转动。作为优选，在二维跟踪转台上固定有第二外壳，第二外壳可以通过螺钉固定在二维跟踪转台上，在第二外壳内设有自动调焦控制单元，自动调焦控制单元包括竖直设置的可伸缩的支撑轴，在支撑轴顶端设有第二步进电机，支撑轴用于支撑第二步进电机，支撑轴和第二步进电机之间通过可旋转的固定螺柱连接。作为优选，自动调焦单元还包括调焦连接轴，调焦连接轴的一端与图像采集单元中的摄像机的镜头相连接，调焦连接轴的另一端与自动调焦控制单元中第二步进电机的输出轴相连，在摄像机的镜头部分与调焦连接轴之间采用可嵌套的环形连接装置进行连接和固定。作为优选，调焦连接轴包括依次连接的第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴和第四连接轴，其中，第二连接轴和第四连接轴相互平行，第一连接轴和第三连接轴相互平行，第二步进电机的输出轴与第一连接轴相连接，第二连接轴和第四连接轴分别通过第一固定旋钮和第二固定旋钮固定在第三连接轴的两端，第二步进电机转动并使第一连接轴第二连接轴、第三连接轴和第四连接轴的位置发生变化，当运动目标远离或者靠近摄像机时，根据目标图像所占整幅图像的比例大小，第二步进电机进行相应转动，控制调焦连接轴对摄像机的镜头进行相应调整。作为优选，系统主体部分的第一外壳的侧面设有控制面板，其上设有保险管、表头、充电接口、通信接口、电源工作指示灯以及总开关，其中，表头位于控制面板上半部分的中间位置并用于显示工作电压，在表头的两侧分别安装为保险管和充电接口，其中，保险管对整个装置的电路系统起到保护作用，充电接口用来对内部供电电池进行充电，以保证整个装置的正常工作，电源工作指示灯位于控制面板下半部分的中间位置，其用来提示当前装置工作状态，其两端分别为通信接口和控制系统供电工作的总开关，其中，通信接口采用串行通信接口负责上下位机之间的通信，使得整个装置可以进行闭环控制。本专利技术还提供一种基于二维转台的可自动调焦的目标跟踪方法，采用上述任一项技术方案的目标跟踪装置，形成以实现对不同飞行形态的目标的速度、位置和位移的特征信息的提取，从而达到对目标进行实时跟踪的目的，具体步骤如下：(1)根据运动目标的运行方向，在与目标运动初始方向平行，且与目标待经过区域具有一定垂直距离的方向上，布置跟踪装置，通过调节三角基座的底部的调节旋钮，配合水平调节单元，保证二维跟踪转台在跟踪过程中处于水平状态，将调整后的状态通过锁定旋钮锁紧，保证跟踪过程中装置状态的稳定，为获取准确的目标位置和位移信息奠定基础；(2)在野外工作环境下，使用外部电源对整个装置进行供电，将跟踪装置控制面板上的电源端口和供电电源通过电源线进行连接，将控制面板上的通信接口和图像采集单元的通信接口通过数据线进行连接，将摄像机的数据传输接口同外部图像处理仪器内部的采集卡接口进行连接，将图像处理仪器与计算机进行连接，使得图像可以在计算机上显示出来；(3)分别打开摄像机和控制面板上以及图像处理仪器的电源开关，通过表头显示出当前的电源电压是否在正常工作范围，通过电源工作指示灯显示装置工作是否正常，绿灯表示正常，红灯表示异常；(4)分别对每个步进电机进行上电测试，保证各部分能够独立的正常工作；按照上述步骤(1)-(4)，完成整个系统的准备工作，通过二维跟踪转台转动、摄像机的调整、图像采集单元采集图像以及图像处理仪器的处理，最终获取目标的运动信息，该信息反馈到控制单元，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标跟踪装置，其包括位于底部的支撑部分、位于中部的系统主体部分以及位于顶部的跟踪转台部分，其中，所述支撑部分包括三角基座(3)，在所述三角基座(3)上固定设有圆形连接座(5)，在所述圆形连接座(5)上设有V字槽，所述圆形连接座(5)用于将所述支撑部分与所述系统主体部分进行连接，其中，所述系统主体部分包括第一外壳(6)和连接圆盘(30)，所述第一外壳(6)安装在所述连接圆盘(30)上，在所述连接圆盘(30)下部设有圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述支撑部分中所述圆形连接座(5)上的所述V字槽相互转动匹配，在所述第一外壳(6)内侧顶部安装有转台稳定控制单元，所述跟踪转台部分安装在所述系统主体部分上，所述跟踪转台部分包括二维跟踪转台(23)、图像采集单元、自动调焦控制单元以及水平调节单元。

【技术特征摘要】
1.一种目标跟踪装置，其包括位于底部的支撑部分、位于中部的系统主体部分以及位于顶部的跟踪转台部分，其中，所述支撑部分包括三角基座(3)，在所述三角基座(3)上固定设有圆形连接座(5)，在所述圆形连接座(5)上设有V字槽，所述圆形连接座(5)用于将所述支撑部分与所述系统主体部分进行连接，其中，所述系统主体部分包括第一外壳(6)和连接圆盘(30)，所述第一外壳(6)安装在所述连接圆盘(30)上，在所述连接圆盘(30)下部设有圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述支撑部分中所述圆形连接座(5)上的所述V字槽相互转动匹配，在所述第一外壳(6)内侧顶部安装有转台稳定控制单元，所述跟踪转台部分安装在所述系统主体部分上，所述跟踪转台部分包括二维跟踪转台(23)、图像采集单元、自动调焦控制单元以及水平调节单元。2.根据权利要求1所述的目标跟踪装置，其特征在于，在所述三角基座(3)的三个角部分别设有底座(1)，所述支撑部分通过3个所述底座(1)固定在平面或地面上，每个所述底座(1)与所述三角基座(3)之间通过旋转轴(4)连接，在每个所述底座(1)与所述三角基座(3)之间还设有调节旋钮(2)，所述调节旋钮(2)固定安装在所述旋转轴(4)上。3.根据权利要求1或2所述的目标跟踪装置，其特征在于，所述转台稳定控制单元包括陀螺稳定仪(24)，在所述陀螺稳定仪(24)下方连接有第一步进电机(25)，所述第一步进电机(25)用于对装置中转动部分进行驱动，所述陀螺稳定仪(24)用于当外界环境发生变化导致所述第一步进电机(25)的运行出现异常时，对所述第一步进电机(25)的转动进行稳定。4.根据权利要求3所述的目标跟踪装置，其特征在于，在所述第一外壳(6)的内侧底部设有控制电路板(29)，所述控制电路板(29)用于控制转动操作，所述控制电路板(29)包括步进电机控制电路、驱动电路、与上位机的通信电路以及系统工作时的供电电路。5.根据权利要求4所述的目标跟踪装置，其特征在于，所述二维跟踪转台(23)安装在所述第一外壳(6)顶部外侧中间部分，所述二维跟踪转台(23)通过所述第一步进电机(25)驱动转动，所述二维跟踪转台能够在对目标进行跟踪时在水平方向上转动，所述图像采集单元设在所述二维跟踪转台(23)上，其包括直角U型支架(18)，在所述支架(18)上通过固定轴(19)安装有带触发模式的摄像机(20)，所述摄像机(20)用于采集运动目标的图像，在所述支架(18)上设置有第三步进电机(27),用于驱动垂直方向转动。6.根据权利要求5所述的目标跟踪装置，其特征在于，在所述二维跟踪转台(23)上固定有第二外壳(9)，所述第二外壳(9)可以通过螺钉(8)固定在所述二维跟踪转台(23)上，在所述第二外壳(9)内设有自动调焦控制单元，所述自动调焦控制单元包括竖直设置的可伸缩的支撑轴(12)，在所述支撑轴(12)顶端设有第二步进电机(10)，所述支撑轴(12)用于支撑所述第二步进电机(10)，所述支撑轴(12)和所述第二步进电机(10)之间通过可旋转的固定螺柱(11)连接。7.根据权利要求6所述的目标跟踪装置，其特征在于，所述自动调焦单元还包括调焦连接轴，所述调焦连接轴的一端与所述图像采集单元中的所述摄像机(20)的镜头相连接，所述调焦连接轴的另一端与所述自动调焦控制单元中所述第二步进电机(10)的输出轴相连，在所述摄像机(20)的镜头部分与所述调焦连接轴之间采用可嵌套的环形连接装置进行连接和固定。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢莉萍，李翰山，雷亚萍，张扬，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61