光电经纬仪多目标跟踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光电测控领域，具体涉及一种光电经炜仪多目标跟踪方法。
【背景技术】
[0002] 光电经炜仪是靶场主要光测设备之一，广泛应用于导弹、火箭及航天器等目标的 外弹道轨迹参数测量等任务，为各种飞行器的研制、定型以及毁伤效果评估提供重要的测 量数据。
[0003] 传统的光电经炜仪主要对单目标进行实时跟踪，其在自动跟踪模式时，通常有两 个阶段，阶段一是目标捕获阶段，通常在某一等待点等待目标进入视场，在图像自动跟踪窗 口，可以看到一个在图像中心叠加了十字丝和捕获窗口的画面，当目标从视场中划过，经炜 仪通过对连续帧图像的处理提取出目标；阶段二是目标跟踪阶段，图像处理器将目标位置 相对于图像中心的偏移量（即脱靶量）发送给随动系统，随动系统驱动力矩电机，使经炜仪 的光轴指向目标，从而使经炜仪完成对目标的闭环自动跟踪过程。理想情况下，被测目标应 位于光轴上，即视场中心点。这种跟踪方法对于如火箭、航天器等单目标的跟踪测量比较适 用，其应用范围较窄，跟踪数量不大于三个。对于目标数量较多的跟踪问题，如连发、齐发多 目标或集群目标而言，此类目标所占空域更广，运动状态更为复杂。传统方法跟踪数量较 少，缺陷明显，并且由于经炜仪传统跟踪方式仅跟踪第一个被捕获的目标，因此，无法有效 利用视场一般无法实现多目标跟踪测量目的。
【发明内容】
[0004] 本发明为解决现有跟踪方法只适用于对单目标的跟踪，进而无法有效利用视场对 连发、齐发多目标或集群目标进行测量等问题，提供一种光电经炜仪多目标跟踪方法。
[0005] 光电经炜仪多目标跟踪方法，该方法由以下步骤实现：
[0006] 步骤一、光电经炜仪捕获跟踪目标，将捕获到的目标锁定在图像的中心零点区域， 并将捕获到的目标的作为主目标进行跟踪，跟踪平稳后，根据所述主目标的飞行方向，选取 新的零点位置，所述新的零点位置的信息发送至图像处理器；
[0007] 步骤二、所述图像处理器根据接收新的零点位置计算目标的脱靶量，并将目标的 脱靶量发送至随动系统；
[0008] 步骤三、所述随动系统根据接收的脱靶量信息，光电经炜仪动态调整所述新的零 点视场，使后续目标进入视场，并对后续目标进行编号；
[0009] 步骤四、根据编号的目标特性，进行实时切换，实现多目标光电经炜仪视场对多目 标的覆盖。
[0010] 本发明的有益效果：本发明所述的多目标跟踪方法，能够根据视场内目标数量实 时切换零点位置，实现视场内覆盖更多目标数量，完成多目标实时跟踪测量的目的。本发明 能够根据跟踪过程中的目标特性，实时切换主从目标，更好、更准确的完成多目标实时跟踪 测量的目的。本发明中提到的目标特性包括目标的大小变化、亮暗变化。
[0011] 本发明不仅使光电经炜仪能够完成传统但目标的测量任务，而且解决了光电经炜 仪无法有效地测量连发、齐发多目标或集群目标的问题，提高了多目标数据的测量能力，为 测量多目标弹道、评价多目标毁伤效果等提供了有力的依据。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明所述的光电经炜仪目标跟踪框图；
[0013] 图2为本发明所述的光电经炜仪多目标跟踪方法中光电经炜仪目标跟踪方式示 意图；
[0014] 图3为本发明所述的光电经炜仪多目标跟踪方法中根据目标飞行方向调整跟踪 零点的跟踪图像示意图；
[0015] 图4为本发明所述的光电经炜仪多目标跟踪方法中根据视场中目标分布调整跟 踪零点的跟踪图像不意图；
[0016] 图5为本发明所述的光电经炜仪多目标跟踪方法中1#目标丢失、次第切换2#为 主跟踪目标的图像示意图；
[0017] 图6为本发明所述的光电经炜仪多目标跟踪方法中主跟踪目标切换后、调整跟踪 零点的跟踪图像示意图；
[0018] 图7为本发明所述的光电经炜仪多目标跟踪方法中切换主跟踪目标的跟踪图像 示意图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0019] 一、结合图1至图7说明本实施方式，光电经炜仪多目标跟踪方法， 该方法具体由以下步骤实现：
[0020] 在经炜仪稳定将第一个捕获的目标锁定在图像中心0后，根据目标飞行方向，在 目标飞行方向前方，选取一个新的零点CV，使第一个捕获的目标偏离图像中心，锁定在新 零点的位置，以便于经炜仪覆盖并提取更多的被测目标；
[0021] 跟踪过程中，可根据目标进入视场中的角度以及目标在图像中所处的位置，实时 更新零点CV的位置，也可以根据需要切换主跟踪目标，若主跟踪目标消失，可次第切换后 续已提取的目标进行跟踪并将其锁定在新的零点(V。
[0022] -、跟踪零点动态切换
[0023] 光电经炜仪在捕获到第一个目标后，传统的工作方式是，通过闭环控制使捕获到 的目标位于光轴附近，即捕获到的第一个目标在图像的中心区域。结合图2,目标被锁定在 零点〇 (? M附近，假设提取目标坐标为（X1, Y1)，目标脱靶量A 1 ( Δ Χι，Δ yi)如下式所示：
[0025] 待第一个目标（主目标）跟踪平稳后，根据集群或连发目标的飞行方向，通过触摸 屏或外部命令在图像中目标飞行方向前方合适的位置（非中心点0)选取新的零点0'，以 便将集群或连发的大部分目标置于视场中，根据新的零点CV计算目标脱靶量，驱动经炜仪 使目标锁定在(V。
[0026] 结合图3,目标由左下角进入视场，待主目标1#跟踪平稳后，在目标飞行方向前 方选取新的零点CV (X/，y/ )，主目标1#相对于新零点CV (X/，y</ )的脱靶量 Λ1' (Δχ/，Ay1')如下式所示。
[0028] 将新的1#目标脱靶量△ 1'发送给随动控制系统，随动控制系统根据脱靶量形成 闭合回路，通过控制方位和俯仰力矩电机的运转来实现经炜仪锁定1#目标在CV位置。假 设经炜仪测量的是连发多目标，由于第一个目标稳定跟踪于新选取的零点CV，后续目标陆 续进入视场，排列在主目标的后方，对图像中1#目标飞行的后方区域进行目标提取，即仅 对1#目标左侧部分的图像进行计算，提取后续进入视场中的目标，并依次对进入视场内的 目标进行编号，如图3中的2#目标、3#目标。如果新选取的零点仍然不利于覆盖多目标，可 以在跟踪过程中，实时更新的跟踪零点，结合图4,通过零点的动态切换实现光电经炜仪视 场对多目标的有效覆盖。
[0029] 二、主跟踪目标切换；
[0030] 在跟踪过程中，若1#目标的目标特性减弱，无法正常提取、跟踪，按编号顺序，后 续目标替补主目标，跟踪零点保持在原有偏心零点，经炜仪次序跟踪后续目标在原有偏心 零点位置，结合图5,即将2#目标锁定在偏心零点(V，此时，3#目标丢失，可结合跟踪零点 动态切换功能，将3#目标重新拉入视场，结合图6,以便于多目标测量。
[0031] 跟踪过程中，若主跟踪目标并不是关注的目标，如图3所示，主跟踪目标为1#目 标，目标坐标为（Xl，yi)，如果此时关注的目标为3#，目标坐标为（x3，y 3)，通过外部命令使图 像处理器工作在跟踪目标切换模式，在触摸屏直接点击3#目标，或通过外部命令选择主跟 踪3#目标，在跟踪零点不变的情况下，使图像处理器输出脱靶量Δ3(Δχ 3, Ay3)。
[0033] 随动控制系统根据3#目标的脱靶量形成闭环跟踪，即可实现主跟踪目标的切换， 切换结果结合图7。
[0034] 本实施方式中，在光电经炜仪工作过程中，跟踪零点切换与主跟踪目标切换两部 分功能可以根据实际情况结合使用，以达到对集群、连发或齐发多目标的有效覆盖和测量。
【主权项】
1. 光电经炜仪多目标跟踪方法，其特征是，该方法由以下步骤实现： 步骤一、光电经炜仪捕获跟踪目标，将捕获到的目标锁定在图像的中心零点区域，并将 捕获到的目标的作为主目标进行跟踪，跟踪平稳后，根据所述主目标的飞行方向，选取新的 零点位置，所述新的零点位置的信息发送至图像处理器； 步骤二、所述图像处理器根据接收新的零点位置计算目标的脱靶量，并将目标的脱靶 量发送至随动系统； 步骤三、所述随动系统根据接收的脱靶量信息，光电经炜仪动态调整所述新的零点视 场，使后续目标进入视场，并对后续目标进行编号； 步骤四、根据编号的目标特性，进行实时切换，实现多目标光电经炜仪视场对多目标的 覆盖。2. 根据权利要求1所述的光电经炜仪多目标跟踪方法，其特征在于在，步骤一中，主目 标锁定在零点位置，如果主目标特性减弱，无法正常提取，则对其它目标按顺序编号，并按 编号的顺序，将后续目标替补主目标，经炜仪次序跟踪后续目标在新的零点位置。3. 根据权利要求1所述的光电经炜仪多目标跟踪方法，其特征在于，所述目标特性包 括目标大小及目标亮度。4. 根据权利要求1所述的光电经炜仪多目标跟踪方法，其特征在于，根据目标进入视 场中的角度以及目标在图像中的位置，动态调整零点位置。
【专利摘要】光电经纬仪多目标跟踪方法，涉及光电测控领域，解决现有跟踪方法只适用于对单目标的跟踪，进而无法有效利用视场对连发、齐发多目标或集群目标进行测量等问题，在经纬仪稳定将第一个捕获的目标锁定在图像中心后，在目标飞行方向前方，选取新的零点，使第一个捕获的目标偏离图像中心，锁定在新零点的位置；跟踪过程中，根据目标进入视场中的角度以及目标在图像中所处的位置，实时更新零点的位置，也可以根据需要切换主跟踪目标，若主跟踪目标消失，可次第切换后续已提取的目标进行跟踪并将其锁定在新的零点。本发明提高了多目标数据的测量能力，为测量多目标弹道、评价多目标毁伤效果等提供了有力的依据。
【IPC分类】G01C1/02
【公开号】CN105300345
【申请号】CN201510760697
【发明人】穆治亚, 何昕, 魏仲慧, 张磊, 何丁龙
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月10日