一种结合图像识别与激光引导的跟瞄系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种结合图像识别和激光引导的跟瞄系统及方法，该系统包括激光接收装置及激光发射装置，首先通过预设线路进行巡检，当判定目标对象进入视场后，获取目标对象的位置信息，调整跟瞄云台使目标对象在视场的中心区域，指引激光束进入目标区域完成粗跟踪，进入目标区域后根据信标光与反射信标光的偏差，微调信标光的方向，实现高精度跟瞄，本发明专利技术实施例提供的跟瞄系统体积小、精度高、速度快，且能大范围自主搜索目标，大大拓宽了无线激光电能传输的应用范围。

A Tracking and Aiming System and Method Combining Image Recognition and Laser Guidance

The invention discloses a tracking and aiming system and method combining image recognition and laser guidance. The system includes a laser receiving device and a laser transmitting device. Firstly, the laser beam is guided into the target area by a preset circuit. When the target object is determined to enter the field of view, the position information of the target object is obtained, and the tracking and aiming platform is adjusted to make the target object in the central area of the field of view. After rough tracking, according to the deviation between beacon and reflective beacon, fine-tuning the direction of beacon to achieve high precision tracking. The tracking and aiming system provided in the embodiment of the present invention has small volume, high precision, fast speed, and can search targets independently in a large range, greatly expanding the application scope of wireless laser power transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种结合图像识别与激光引导的跟瞄系统及方法
本专利技术涉及激光无线电能传输和图像识别
，具体涉及一种结合图像识别与激光引导的跟瞄系统及方法。
技术介绍
随着电气设备日益普及，以接触导电为主的传统供电模式存在着移动性差，不安全可靠等问题。尤其是在用电设备和供电系统距离较远接触不便或存在相对移动的系统中，为满足物理接触需要较多的附加设备，给用电设备的应用带来不便。而无线激光电能传输具有传输距离远、定向性好的优点，可用于离地面较高距离的设备进行非接触充电，或者对无人机、坦克、车辆等快速移动目标进行非接触充电。目前常用的激光跟瞄技术主要包括GPS定位技术、四象限红外探测技术等，但GPS定位技术存在短距离定位精度不高、成本高等缺点，而四象限红外探测技术只适用激光束初始位置在目标区域内的情况，搜索范围小。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种结合图像识别与激光引导的跟瞄系统及方法，克服了现有技术中定位精度不高、成本高的不足。本专利技术实施例提供的一种具有跟瞄功能的激光发射装置，包括：图像处理模块、激光引导模块、激光发射器及光电探测器，所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息，并将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述图像处理模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域；所述激光引导模块驱动所述激光发射器向所述目标对象发射信标光；所述光电探测器采集所述信标光的反射光束，确定所述反射光束的位置信息；所述激光引导模块根据所述反射光束的位置信息与所述光电探测器的中心点位置调整所述激光发射器，使所述信标光的反射光束对准所述光电探测器的中心点；所述激光发射器向所述目标对象发射主光束。进一步地，图像处理模块包括：图像采集子模块、图像匹配子模块及视场区域调整子模块，其中，所述图像采集子模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息；所述图像匹配子模块将所述目标对象图像信息与所述巡检图像中的图像信息进行匹配，判断所述目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述视场区域调整子模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域。进一步地，所述图像处理模块和激光发射器设置于跟瞄云台上，通过所述跟瞄云台带动所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像及所述激光发射器向目标对象发射信标光和主光束。进一步地，所述激光发射器包括：激光器、发射器及激光电源，其中，所述激光电源给所述激光器提供电能；所述激光器根据所述激光电源提供的电能激发光子产生信标光；所述发射器发射所述信标光，及根据对所述信标光进行整形生成主光束，并发射所述主光束。本专利技术实施例还一种结合图像识别和激光引导的跟瞄系统，包括：激光接收装置及激光发射装置，所述激光机收装置设置于目标对象上，所述激光发射装置包括：图像处理模块、激光引导模块、激光发射器及光电探测器，所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息，并将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述图像处理模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域；所述激光引导模块驱动所述激光发射器向所述目标对象发射信标光；所述光电探测器采集所述激光接收装置反射信标光的反射光束，确定所述反射光束的位置信息；所述激光引导模块根据所述反射光束的位置信息与所述光电探测器的中心点位置调整所述激光发射器发射，使所述信标光的反射光束对准所述光电探测器中心点；所述激光发射器向所述目标对象发射主光束。进一步地，所述激光接收装置包括：多个标志灯，用于在所述目标对象上构建多个颜色特征点；所述图像处理模块包括图像采集子模块、图像匹配子模块，其中，图像采集子模块根据预设路线采集巡检图像，提取巡检图像中的图像信息；所述图像匹配子模块包括：质心坐标获取子模块，用于将所述巡检图像信息与预设模板图像信息进行匹配，获取与所述目标对象匹配度最高的匹配区域的质心坐标；第一颜色特征点坐标获取子模块，用于获取设置在所述目标对象的多个颜色特征点的坐标；距离最小值获取子模块，用于分别计算所述匹配区域的质心坐标与所述多个颜色特征点坐标的距离，并获取距离的最小值；第一距离判断子模块，用于判断所述距离的最小值是否小于第一预设值；对象判定子模块，当所述距离最小值小于第一预设值时，所述对象判定子模块判定所述目标对象进入视场。进一步地，所述图像处理模块还包括视场区域调整子模块，所述视场区域调整子模块包括：第一位置质心坐标获取子模块，用于将所述巡检图像信息与预设模板图像信息进行匹配，获取与所述目标对象匹配度最高的匹配区域的第一位置质心坐标；第二颜色特征点坐标获取子模块，用于获取设置在所述目标对象的多个颜色特征点的坐标；第二位置质心坐标获取子模块，用于根据所述多个颜色特征点的坐标获取所述目标对象的第二位置质心坐标；质心坐标距离子模块，用于计算所述第一位置质心坐标与第二位置质心坐标之间的距离；第二距离判断子模块，用于判断所述第一位置质心坐标与第二位置质心坐标之间的距离是否小于第二预设值；目标对象位置信息确定子模块，当所述第一位置质心坐标与第二位置质心坐标之间距离小于第二预设值时，所述目标对象位置信息确定子模块将所述第一位置质心坐标确定为所述目标对象的位置信息；目标对象调整子模块，用于根据所述目标对象的位置信息，调整所述目标对象到所述视场的中心区域。进一步地，所述激光接收装置还包括：光学组件和光伏电池，其中，所述光学组件反射所述信标光产生所述反射光束；所述光伏电池接收所述主光束，将所述主光束转化为电能。进一步地，所述激光接收装置还包括：功率变换器和蓄电池，所述功率变换器将所述光伏电池产生的电能进行功率转换后输送给所述目标对象和/或所述蓄电池。本专利技术实施例还提供一种结合图像识别与激光引导的跟瞄方法，包括如下步骤：根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息；将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场，获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息，调整所述目标对象到视场的中心区域；向所述目标对象发射信标光，采集所述信标光的反射光束，确定所述反射光束的位置信息；根据所述反射光束的位置信息与光电探测器的中心点位置调整所述信标光，使所述反射光束对准所述光电探测器中心点；向所述目标对象发射主光束。进一步地，所述将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场的步骤，具体包括：将所述巡检图像信息与预设模板图像信息进行匹配，获取与所述目标对象匹配度最高的匹配区域的质心坐标；获取设置在所述目标对象的多个颜色特征点的坐标；分别计算所述匹配区域的质心坐标与所述多个颜色特征点坐标的距离，并获取距离的最小值；判断所述距离的最小值是否小于第一预设值；当所述距离最小值小于第一预设值时，判定所述目标对象进入视场。进一步地，所述获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有跟瞄功能的激光发射装置，其特征在于，包括：图像处理模块、激光引导模块、激光发射器及光电探测器，所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息，并将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述图像处理模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域；所述激光引导模块驱动所述激光发射器向所述目标对象发射信标光；所述光电探测器采集所述信标光的反射光束，确定所述反射光束的位置信息；所述激光引导模块根据所述反射光束的位置信息与所述光电探测器的中心点位置调整所述激光发射器，使所述信标光的反射光束对准所述光电探测器的中心点；所述激光发射器向所述目标对象发射主光束。

【技术特征摘要】
1.一种具有跟瞄功能的激光发射装置，其特征在于，包括：图像处理模块、激光引导模块、激光发射器及光电探测器，所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息，并将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述图像处理模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域；所述激光引导模块驱动所述激光发射器向所述目标对象发射信标光；所述光电探测器采集所述信标光的反射光束，确定所述反射光束的位置信息；所述激光引导模块根据所述反射光束的位置信息与所述光电探测器的中心点位置调整所述激光发射器，使所述信标光的反射光束对准所述光电探测器的中心点；所述激光发射器向所述目标对象发射主光束。2.根据权利要求1所述的具有跟瞄功能的激光发射装置，其特征在于，图像处理模块包括：图像采集子模块、图像匹配子模块及视场区域调整子模块，其中，所述图像采集子模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息；所述图像匹配子模块将所述目标对象图像信息与所述巡检图像中的图像信息进行匹配，判断所述目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述视场区域调整子模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域。3.根据权利要求1或2所述的具有跟瞄功能的激光发射装置，其特征在于，所述图像处理模块和激光发射器设置于跟瞄云台上，通过所述跟瞄云台带动所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像及所述激光发射器向目标对象发射信标光和主光束。4.根据权利要求1所述的具有跟瞄功能的激光发射装置，其特征在于，所述激光发射器包括：激光器、发射器及激光电源，其中，所述激光电源给所述激光器提供电能；所述激光器根据所述激光电源提供的电能激发光子产生信标光；所述发射器发射所述信标光，及根据对所述信标光进行整形生成主光束，并发射所述主光束。5.一种结合图像识别和激光引导的跟瞄系统，其特征在于，包括：激光接收装置及激光发射装置，所述激光机收装置设置于目标对象上，所述激光发射装置包括：图像处理模块、激光引导模块、激光发射器及光电探测器，所述图像处理模块根据预设路线采集巡检图像，提取所述巡检图像中的图像信息，并将所述图像信息与预设的模板图像信息进行比对，判断目标对象是否进入视场；当判定所述目标对象进入视场时，所述图像处理模块获取所述目标对象的位置信息，根据所述目标对象的位置信息调整所述目标对象到所述视场的中心区域；所述激光引导模块驱动所述激光发射器向所述目标对象发射信标光；所述光电探测器采集所述激光接收装置反射信标光的反射光束，确定所述反射光束的位置信息；所述激光引导模块根据所述反射光束的位置信息与所述光电探测器的中心点位置调整所述激光发射器发射，使所述信标光的反射光束对准所述光电探测器中心点；所述激光发射器向所述目标对象发射主光束。6.根据权利要求5所述的结合图像识别和激光引导的跟瞄系统，其特征在于，所述激光接收装置包括：多个标志灯，用于在所述目标对象上构建多个颜色特征点；所述图像处理模块包括图像采集子模块、图像匹配子模块，其中，图像采集子模块根据预设路线采集巡检图像，提取巡检图像中的图像信息；所述图像匹配子模块包括：质心坐标获取子模块，用于将所述巡检图像信息与预设模板图像信息进行匹配，获取与所述目标对象匹配度最高的匹配区域的质心坐标；第一颜色特征点坐标获取子模块，用于获取设置在所述目标对象的多个颜色特征点的坐标；距离最小值获取子模块，用于分别计算所述匹配区域的质心坐标与所述多个颜色特征点坐标的距离，并获取距离的最小值；第一距离判断子模块，用于判断所述距离的最小值是否小于第一预设值；对象判定子模块，当所述距离最小值小于第一预设值时，所述对象判定子模块判定所述目标对象进入视场。7.根据权利要求6所述的结合图像识别和激光引导的跟瞄系统，其特征在于，所述图像处理模块还包括视场区域调...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁欢，金科，杨天乙，黄辉，黄凤，李春龙，张冉，邓辉，黄莉，杨智豪，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，南京航空航天大学，国家电网有限公司，国网山西省电力公司，国网山西省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11