一种机载目标指示系统验证平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种目标指示系统验证平台，特别是一种机载目标指示系统验证平台，适用于对机载目标指示系统进行性能指标验证，属于图像处理领域。
【背景技术】
[0002]无人机具有出动时间快、搜索范围广、机动灵活、针对性强的特点，在突发事件中越来越多地承担着侦察、搜救等任务，机载目标指示系统已逐渐成为当今航空、航海、民警等领域的一个重要组成部分。随着各领域对设备要求的越来越高，使机载目标指示系统不断地向精度高、反应快、可靠性高、覆盖面广的方向发展，提高机载目标指示系统的性能指标已经成为相关研宄工作的重中之重，与之相关的算法也是数不胜数。利用验证平台开展的仿真试验是机载目标指示系统研制中最经济和最有效的技术手段。
[0003]目前现有目标指示系统验证平台大致分为如下两类:软件验证平台以及半实物仿真验证平台。软件验证平台仅能验证算法对已知图像序列中的目标的检测与跟踪，不能验证算法对云台的控制，导致验证平台不能闭环，并且目标背景环境与机载目标指示系统的真实场景相差较大；半实物仿真验证平台中，申请号为:201310231739.9，名称为“无人机数字摄影测量仿真教学系统”的中国专利采用的目标探测器为单个可见光摄像机，申请号为:200910066445.9，名称为“一种末制导段仿真系统”的中国专利通过改变摄像机焦距的方法来模拟摄像机与目标之间的距离变化，授权公告号为:CN10049526C，名称为“月球软着陆制导、导航和控制半物理仿真试验系统”的中国专利和申请号为:201410127206.0，名称为“一种软着陆避障模拟试验系统”的中国专利采用多导轨方式来模拟摄像机与目标之间的距离变化，而在机载目标指示系统领域所面对的目标背景为复杂环境背景，目标会面临周围环境光线亮暗的变化、气候的改变、被物体部分遮挡等因素的干扰，仅采用可见光探测手段不能实现对目标的可靠检测与跟踪，运用复杂的多导轨方式实现探测器件和目标之间的相对运动，机械结构和电机控制都很复杂，会降低仿真系统的可靠性，同时会大大增加仿真系统的成本。
【发明内容】
[0004]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种机载目标指示系统验证平台，利用硬件平台实现对目标场景和成像过程的仿真，利用软件平台对仿真图像进行处理，完成对目标的检测、跟踪和定位，本发明解决了机载目标指示系统的性能仿真及验证问题，最大程度上满足了机载目标指示系统仿真的需求。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种机载目标指示系统验证平台，包括:仿真计算机、PCI采集卡、探测器件、伺服云台、升降支架、立体沙盘和运动目标模拟器；
[0006]所述伺服云台与升降支架固定连接，通过升降支架实现竖直方向的位移，探测器件固定安装于伺服云台的底部，对立体沙盘和在立体沙盘中运动的目标模拟器成像；
[0007]PCI采集卡与探测器件连接，采集探测器件中的图像，仿真计算机向伺服云台发送控制指令，通过控制伺服云台的运动，实现探测器件的三维运动，从而完成对目标模拟器的跟踪，仿真计算机同时通过PCI采集卡获得探测器件中的图像，并利用仿真计算机中搭载的软件平台对获得的图像进行处理；
[0008]所述软件平台包括:目标模型及图像缓存库模块、图像预处理模块、红外检测跟踪模块、可见光检测跟踪模块、图像融合模块和目标定位模块；
[0009]图像预处理模块分别接收仿真计算机获得的红外图像和可见光图像，对获得的图像进行预处理之后分别发送给红外检测跟踪模块和可见光检测跟踪模块，红外检测跟踪模块和可见光检测跟踪模块利用目标模型及图像缓存库模块中的历史图像缓存库、目标特征库和目标先验模型库对接收到的预处理图像进行目标检测和跟踪，并分别将检测和跟踪结果输入到图像融合模块；
[0010]图像融合模块对红外检测跟踪模块和可见光检测跟踪模块输出的检测和跟踪结果进行融合，并将融合结果输出给目标定位模块，目标定位模块根据接收到的融合结果完成对目标模拟器的定位。
[0011]所述伺服云台和立体沙盘的水平距离为:2m?5m，垂直距离为:1m?11m。
[0012]所述探测器件包括可见光摄像机和红外摄像机。
[0013]所述硬件平台中的立体沙盘、运动目标模拟器和探测器件的探测距离与真实场景的比例尺为I:100o
[0014]所述可见光检测跟踪模块采用三帧差分与线性SVM特征分类结合的检测方法。
[0015]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0016](I)本发明中的硬件平台采用升降平台和云台相结合的方式，模拟摄像机与目标之间的方位变化，与多导轨和云台相结合的方式相比，该方法结构简单、性能价格比高，且能充分模拟机载目标指示系统的真实场景；
[0017](2)本发明中的硬件平台中的探测器件包括了可见光摄像机和红外摄像机对目标模拟器分别成像，可以应对周围环境光线亮暗变化、气候改变、被物体部分遮挡等因素干扰的复杂环境背景；
[0018](3)本发明的可见光检测跟踪模块采用三帧差分与线性SVM特征分类结合的检测方法，利用三帧差分方法分离出运动目标，并利用了被检测目标的先验知识进行目标的精确检测，可以完成运动目标和静止目标的检测，同时提高了目标检测的准确率，进而提高了仿真系统的可靠性。
【附图说明】
[0019]图1为机载目标指示系统验证平台硬件连接图；
[0020]图2为机载目标指示系统验证平台软件系统组成图；
[0021]图3为机载目标指示系统验证平台闭环工作原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0023]机载目标指示系统的主要参数为:无人机距目标距离(如不大于1000米)，运动目标运动速度(如不大于70km/h)。按照相似准则，以保证无人机与目标之间以及目标与背景之间比例关系不变的缩比条件，采用1:100的缩比模型，搭建机载目标指示系统验证平台。
[0024]如图1所示为机载目标指示系统验证平台硬件连接图；图2所示为机载目标指示系统验证平台软件系统组成图，从图1和图2可知，本发明提供的一种机载目标指示系统验证平台，包括:仿真计算机、PCI采集卡、探测器件、伺服云台、升降支架、立体沙盘和运动目标模拟器；其连接图如图1所示。
[0025]所述伺服云台与升降支架固定连接，通过升降支架实现竖直方向的位移，探测器件固定安装于伺服云台的底部，对立体沙盘和在立体沙盘中运动的目标模拟器成像；
[0026]PCI采集卡与探测器件连接，采集探测器件中的图像，仿真计算机向伺服云台发送控制指令，通过控制伺服云台的运动，实现探测器件的三维运动，从而完成对目标模拟器的跟踪，仿真计算机同时通过PCI采集卡获得探测器件中的图像，并利用仿真计算机中搭载的软件平台对获得的图像进行处理；
[0027](I)仿真计算机:用于开展机载目标指示系统软件的仿真，硬件配置为四核CPU、内存4G以上。
[0028](2) PCI采集卡:用于将探测器件采集的信息输入至仿真计算机。采用DH-QP300四路彩色/黑白图像采集卡，每路图像采集分辨率最低为768X576X24bit (PAL)。
[0029](3)探测器件:用于采集目标及其背景信息。可见光摄像机采用三星SCC-C4223P，分辨率为700TV线(黑白)；红外摄像机采用TCC-LW1，分辨率为384X28