CN206835260U - 一种消除延时的跟踪目标同步选取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，包括设置在巡飞无人机上的机载跟踪平台和设置在地面站且与所述机载跟踪平台进行无线数据通信的监控终端，所述机载跟踪平台包括主控器以及与主控器相接的图像无线发送模块、第一数据通信模块和第一图像缓存模块，所述主控器的输入端接有视频采集模块，所述监控终端包括监控计算机以及与监控计算机相接的人机接口操作模块、图像无线接收模块、第二数据通信模块和第二图像缓存模块。本实用新型设计合理，消除图像传输延时，能准确地获取地面站的监控终端选取的初始跟踪目标，并实现巡飞无人机与监控终端跟踪目标同步选取。

Description

一种消除延时的跟踪目标同步选取装置

技术领域

本实用新型属于巡飞无人机跟踪目标选取技术领域，尤其是涉及一种消除延时的跟踪目标同步选取装置。

背景技术

巡飞无人机由于需要远离地面站实施地面目标跟踪飞行，地面站的监控终端只负责视频监视及跟踪目标的初始选取。但是由于监控终端对跟踪目标初始选取之后需要将选择的初始跟踪目标传输至巡飞无人机，然而在传统的视频图像传输模式下，由于图像传输、采集显示及选取操作存在延时，这就会造成地面站的监控终端与巡飞无人机上的采集的实时视频图像不同步，而无法告知巡飞无人机需要跟踪的初始目标的准确位置。由于图像信号的处理、传输延时会造成初始目标选取的偏差问题，该问题在传输延时较大，巡飞无人机运动速度较快时尤其突出，甚至无法得到地面操作人员所期望的目标信息。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其结构简单、设计合理且成本低，使用操作简便，消除图像传输延迟，能准确地获取地面站的监控终端选取的初始跟踪目标，并实现巡飞无人机与监控终端跟踪目标同步选取，且跟踪目标选取结果准确，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：包括设置在巡飞无人机上的机载跟踪平台和设置在地面站且与所述机载跟踪平台进行无线数据通信的监控终端，所述机载跟踪平台包括主控器以及与主控器相接的图像无线发送模块、第一数据通信模块和第一图像缓存模块，所述主控器的输入端接有视频采集模块，所述监控终端包括监控计算机以及与监控计算机相接的人机接口操作模块、图像无线接收模块、第二数据通信模块和第二图像缓存模块，所述主控器经过图像无线发送模块和图像无线接收模块与监控计算机进行视频图像无线传输，所述第一数据通信模块与所述第二数据通信模块进行数据无线通信。

上述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述视频采集模块包括摄像机和与所述摄像机相接的视频采集卡，所述视频采集卡与主控器相接；

所述主控器的输出端接有驱动摄像机转动的云台,所述云台与摄像机连接。

上述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述主控器为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。

上述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述第一数据通信模块与所述第二数据通信模块均为蓝牙模块、WIFI模块、GPRS无线数据通信模块、ZigBee模块或者数传电台。

上述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述机载跟踪平台还包括控制所述巡飞无人机飞行的伺服机构，所述伺服机构由主控器进行控制，所述监控终端还包括报警模块，所述报警模块与监控计算机相接。

上述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述机载跟踪平台还包括传感器组件，所述传感器组件包括用于检测所述巡飞无人机飞行高度的气压计、用于检测所述巡飞无人机飞行速度的速度传感器和用于检测所述巡飞无人机的空间姿态数据的三轴加速度传感器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的机载跟踪平台结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低，消除图像传输延迟，能准确地获取地面站的监控终端选取的初始跟踪目标，并实现巡飞无人机与监控终端跟踪目标同步选取，且跟踪目标选取结果准确，解决传统的视频图像传输造成跟踪目标选取的偏差问题，适应于巡飞无人机较快速度跟踪。

2、所采用的机载跟踪平台和监控终端使用效果好且跟踪目标选取准确，第一，监控终端能实时获取机载跟踪平台所采集到的视频图像并进行处理，并将接收到的视频图像存储至第二图像缓存模块，便于监控终端中监控计算机对视频图像进行监控，同时监控计算机按需调取第二图像缓存模块中的视频图像进行跟踪目标初始选取，获取跟踪目标信息；第二，监控终端通过第二数据通信模块与第一数据通信模块，将跟踪目标信息传输至机载跟踪平台上，便于机载跟踪平台能及时还原出跟踪目标信息，最后根据跟踪目标信息得到监控计算机初始选取的跟踪目标。

3、所采用的第一图像缓存模块和第二图像缓存模块，能将视频图像按照采样时刻的先后顺序进行存储，便于对视频图像进行处理和识别。

4、所采用的图像无线发送模块，使得机载跟踪平台中主控器将所接收到的视频图像通过图像无线发送模块按照采样时刻的先后顺序发送出去，所采用的图像无线接收模块使得监控计算机通过图像无线接收模块接收图像无线发送模块发送的视频图像，采用图像无线发送模块和图像无线接收模块实现视频图像的发送和接收，减少视频图像传输过程中干扰信号的影响，提高了视频图像传输的质量，便于监控终端的监控和视频图像处理。

综上所述，本实用新型设计合理且成本低，使用操作简便，消除图像传输延迟，能准确地获取地面站的监控终端选取的初始跟踪目标，并实现巡飞无人机与监控终端跟踪目标同步选取，且跟踪目标选取结果准确，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型消除延时的跟踪目标同步选取装置的电路原理框图。

图2为本实用新型消除延时的跟踪目标选取同步的方法流程框图。

附图标记说明:

1—主控器；2—图像无线发送模块；3—第一图像缓存模块；

4—视频采集模块；4-1—摄像机；4-2—视频采集卡；

5—监控计算机；6—人机接口操作模块；7—图像无线接收模块；

8—第二图像缓存模块；9—云台；10—第一数据通信模块；

11—第二数据通信模块；12—伺服机构；13—气压计；

14—速度传感器；15—三轴加速度传感器；16—报警模块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括设置在巡飞无人机上的机载跟踪平台和设置在地面站且与所述机载跟踪平台进行无线数据通信的监控终端，所述机载跟踪平台包括主控器1以及与主控器1相接的图像无线发送模块2、第一数据通信模块10和第一图像缓存模块3，所述主控器1的输入端接有视频采集模块4，所述监控终端包括监控计算机5以及与监控计算机5相接的人机接口操作模块6、图像无线接收模块7、第二数据通信模块11和第二图像缓存模块8，所述主控器1经过图像无线发送模块2和图像无线接收模块7与监控计算机5进行视频图像无线传输，所述第一数据通信模块10与所述第二数据通信模块11进行数据无线通信。

本实施例中，通过设置所述监控终端能实时获取所述机载跟踪平台所采集到的视频图像，并将接收到的视频图像存储至第二图像缓存模块8且对视频图像进行处理，便于所述监控终端中监控计算机5对视频图像进行监控，同时监控计算机5按需调取第二图像缓存模块8中的视频图像进行处理，获取矩形跟踪目标区域的帧序号和校验值以及目标描述数据，操作便捷。

本实施例中，通过设置第一数据通信模块10与所述第二数据通信模块11，所述监控终端将矩形跟踪目标区域、矩形跟踪目标区域的帧序号和校验值以及目标描述数据传输至所述机载跟踪平台上，实现监控终端与所述机载跟踪平台之间的数据通信，便于所述机载跟踪平台获取所述监控终端发送的数据。

本实施例中，通过设置第一图像缓存模块3和第二图像缓存模块8，能将视频图像按照采样时刻的先后顺序，便于对视频图像进行处理和识别。

本实施例中，通过设置图像无线发送模块2，使得所述机载跟踪平台中主控器1将所接收到的视频图像通过图像无线发送模块2按照采样时刻的先后顺序发送出去；通过设置图像无线接收模块7，使得监控计算机5通过图像无线接收模块7接收图像无线发送模块2发送的视频图像，采用图像无线发送模块2和图像无线接收模块5实现视频图像的发送和接收，减少视频图像传输过程中干扰信号的影响，提高了视频图像传输的质量，便于监控终端的监控和视频图像处理。

本实施例中，所述视频采集模块4包括摄像机4-1和与所述摄像机4-1相接的视频采集卡4-2，所述视频采集卡4-2与主控器1相接；

所述主控器1的输出端接有驱动摄像机4-1转动的云台9,所述云台9与摄像机4-1连接。

本实施例中，所述主控器1为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。

本实施例中，所述第一数据通信模块10与所述第二数据通信模块11均为蓝牙模块、WIFI模块、GPRS无线数据通信模块、ZigBee模块或者数传电台。

实际使用过程中，所述第一数据通信模块10与所述第二数据通信模块11均可采用其他具有同等效果的无线数据传输模块。

本实施例中，所述机载跟踪平台还包括控制所述巡飞无人机飞行的伺服机构12，所述伺服机构12由主控器1进行控制，所述监控终端还包括报警模块16，所述报警模块16与监控计算机5相接。

本实施例中，通过设置报警模块16进行报警提示，确保巡飞无人机与监控终端跟踪目标同步选取，且跟踪目标选取结果准确。

本实施例中，通过设置伺服机构12，当主控器1与监控计算机5同步选取跟踪目标完成跟踪目标初始化之后主控器1通过伺服机构12控制所述巡飞无人机飞行开始对跟踪目标连续跟踪。

本实施例中，所述机载跟踪平台还包括传感器组件，所述传感器组件包括用于检测所述巡飞无人机飞行高度的气压计13、用于检测所述巡飞无人机飞行速度的速度传感器14和用于检测所述巡飞无人机的俯仰角、横滚角、航向角与加速度空间姿态数据的三轴加速度传感器15。

如图2所示，利用本实用新型实现消除延迟的跟踪目标同步选取的具体方法包括以下步骤：

步骤一、视频图像采集并传输至监控计算机：视频采集模块4所采集到的视频图像发送至主控器1，主控器1将接收到的视频图像按照采样时刻的先后顺序依次存储至第一图像缓存模块3中，主控器1同步将所接收到的视频图像通过图像无线发送模块2按照采样时刻的先后顺序发送出去，监控计算机5通过图像无线接收模块7接收图像无线发送模块2发送的视频图像，监控计算机5并将接收到的视频图像按照采样时刻的先后顺序依次存储至第二图像缓存模块8中；其中，视频图像按照采样时刻的先后顺序所获取的序号称为帧序号；

步骤二、跟踪目标选取及信息上传至机载跟踪平台：手动获取跟踪目标，并将跟踪目标信息上传至所述机载跟踪平台，具体过程为：

步骤201、获取矩形跟踪目标区域：首先，通过人机接口操作模块6手动操作将监控计算机5获取的视频图像暂停，然后，通过人机接口操作模块6在当前视频图像帧中手动框选跟踪目标，获取矩形跟踪目标区域，最后，采用监控计算机5获取矩形跟踪目标区域的目标描述数据；其中，所述目标描述数据包括矩形跟踪目标区域的左上顶点的坐标值和矩形跟踪目标区域的右下顶点的坐标值；

步骤202、获取矩形跟踪目标区域的帧序号和校验值：采用监控计算机5调用带校验位的帧序号生成模块，获取步骤201中所述矩形跟踪目标区域的帧序号和校验值，并将所述矩形跟踪目标区域的帧序号+校验值记作带校验值的帧序号字符串；

步骤203、带校验值的帧序号字符串和矩形跟踪目标区域的叠加：采用监控计算机5调用OSD字符叠加模块，将步骤202中得到的带校验值的帧序号字符串与步骤201中得到的矩形跟踪目标区域进行叠加，获取带有字符的矩形跟踪目标区域图像；其中，所述带有字符的矩形跟踪目标区域图像的左上方或者右下方为带校验值的帧序号字符串；

步骤204、跟踪目标信息上传至机载跟踪平台：采用监控计算机5将步骤203中获取的带有字符的矩形跟踪目标区域图像和步骤201中获取的目标描述数据依次通过第二数据通信模块11与第一数据通信模块10传输至主控器1，所述主控器1接收到所述带有字符的矩形跟踪目标区域图像和所述目标描述数据；

步骤三、机载跟踪平台进行判断完成跟踪目标同步选取：主控器1对其接收到的所述带有字符的矩形跟踪目标区域图像和所述目标描述数据进行判断，并与监控计算机5同步选取跟踪目标，完成跟踪目标选取初始化，具体过程为：

步骤301、带有字符的矩形跟踪目标区域图像的二值化处理：采用所述主控器1对所述带有字符的矩形跟踪目标区域图像进行二值化处理，得到字符二值化图像；

步骤302、帧序号和校验值的识别：采用所述主控器1调用字符分割模块对步骤301得到的字符二值化图像进行分割，得到单个帧序号字符和校验值；然后，采用所述主控器1调用模板匹配算法识别出单个帧序号字符和校验值；最后，采用所述主控器1根据识别出的单个帧序号字符和校验值，还原出带校验值的帧序号字符串；

步骤303、根据步骤302中还原出的带校验值的帧序号字符串，采用主控器1从第一图像缓存模块3中选择与还原出的矩形跟踪目标区域的帧序号和校验值均相同的视频帧，主控器1并根据接收到的所述目标描述数据得到跟踪目标，则主控器1与监控计算机5同步选取跟踪目标，完成跟踪目标选取初始化，之后所述机载跟踪平台开始对跟踪目标连续跟踪。

本实施例中，利用所述监控终端与所述机载跟踪平台统一的帧序号进行识别判断，仅需传输少量字符数据，即可告知巡飞无人机地面站中的监控终端所选取的初始跟踪目标的目标描述数据及初始跟踪目标所在视频图像的帧序号和校验值，为跟踪目标同步选取初始化提供准确的目标信息，且处理速度快，适应于巡飞无人机跟踪目标同步选取需求。

本实施例中，步骤201中所述矩形跟踪目标区域的帧序号为按照视频采样时刻先后顺序所获取的顺序号；

所述矩形跟踪目标区域的校验值获取过程为：将矩形跟踪目标区域的帧序号中的每一位数字进行加法计算，并取加法计算结果的个位数作为矩形跟踪目标区域的校验值。

本实施例中，通过设置校验值增加增强纠错性能，同时防止所述机载跟踪平台还原出的帧序号发生错误，保证步骤303中还原的矩形跟踪目标区域的帧序号与步骤202中获取的矩形跟踪目标区域的帧序号相同，提高图像传输的准确性，且保证识别准确。

本实施例中，步骤301中采用所述主控器1对所述带有字符的矩形跟踪目标区域进行二值化处理为采用为OTSU算法进行二值化处理。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理且成本低，消除图像传输延迟，能准确地获取地面站的监控终端选取的初始跟踪目标，并实现巡飞无人机与监控终端跟踪目标同步选取，且跟踪目标选取结果准确，解决传统的视频图像传输造成跟踪目标选取的偏差问题，适应于巡飞无人机较快速度跟踪。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：包括设置在巡飞无人机上的机载跟踪平台和设置在地面站且与所述机载跟踪平台进行无线数据通信的监控终端，所述机载跟踪平台包括主控器(1)以及与主控器(1)相接的图像无线发送模块(2)、第一数据通信模块(10)和第一图像缓存模块(3)，所述主控器(1)的输入端接有视频采集模块(4)，所述监控终端包括监控计算机(5)以及与监控计算机(5)相接的人机接口操作模块(6)、图像无线接收模块(7)、第二数据通信模块(11)和第二图像缓存模块(8)，所述主控器(1)经过图像无线发送模块(2)和图像无线接收模块(7)与监控计算机(5)进行视频图像无线传输，所述第一数据通信模块(10)与所述第二数据通信模块(11)进行数据无线通信。

2.按照权利要求1所述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述视频采集模块(4)包括摄像机(4-1)和与所述摄像机(4-1)相接的视频采集卡(4-2)，所述视频采集卡(4-2)与主控器(1)相接；

所述主控器(1)的输出端接有驱动摄像机(4-1)转动的云台(9),所述云台(9)与摄像机(4-1)连接。

3.按照权利要求1所述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述主控器(1)为单片机、FPGA微控制器、DSP微控制器或者ARM微控制器。

4.按照权利要求1所述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述第一数据通信模块(10)与所述第二数据通信模块(11)均为蓝牙模块、WIFI模块、GPRS无线数据通信模块、ZigBee模块或者数传电台。

5.按照权利要求1所述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述机载跟踪平台还包括控制所述巡飞无人机飞行的伺服机构(12)，所述伺服机构(12)由主控器(1)进行控制，所述监控终端还包括报警模块(16)，所述报警模块(16)与监控计算机(5)相接。

6.按照权利要求1所述的一种消除延时的跟踪目标同步选取装置，其特征在于：所述机载跟踪平台还包括传感器组件，所述传感器组件包括用于检测所述巡飞无人机飞行高度的气压计(13)、用于检测所述巡飞无人机飞行速度的速度传感器(14)和用于检测所述巡飞无人机的空间姿态数据的三轴加速度传感器(15)。