一种智能侦察监视光电系统的制作方法

本发明属于光电载荷侦察监视技术领域，特别涉及一种智能侦察监视光电相机。

背景技术：

在正常情况下，光电载荷侦察技术指的是，通过侦察平台(如飞机、飞艇、系留球等)搭载光电载荷，对敌方活动、阵地等需要监视的区域进行的侦察与监视；而光电监视技术指的是，一般指通过一定的手段侦察到相应的目标或者重点区部区域需要进行持久的监视，获取情况。军事上的监视通常需要长时间的进行，并且最好能获取实时的图像或者视频，现代技术的发展，侦察监视的区域越来越大，分辨率越来越高，光电侦察监视手段的不但提高，其图像和视频的容量大小不断的增强，尽管通信传输带宽技术也在不断地进步，其容量也在不断地增加，但从根本上不能满足当前军事实时获取信息的需求，基本上在现代的各类侦察监视类的任务，都制约通信的带宽限制。

在一般情况下，我们可以长时间对一个区域进行侦察监视，但并非需要侦察或监视的区域的所有信息，而是需要重点区域或者动目标的信息，即可满足我们的需求，因此我们可以通过一种新型的智能侦察监视光电系统可以满足该要求。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有上述现有技术的不足，提供一种智能侦察监视光电载荷，其可以减少因传输带宽限制而造成侦察监视无法实时获取重点信息的手段。

本发明的技术解决方案是：一种智能侦察监视光电系统，包括：相机子系统、相机处理子系统、传输子系统、显示处理子系统；

所述相机子系统包括镜头和探测器，所述探测器用于光信息号转换为电子信号图像信息；

所述相机子系统根据计算机向相机子系统发出的控制指令获取指定监视区域内的图像并将所述图像转换为电子信号图像信息；所述相机处理子系统将所述电子信号图像信息进行存储、预处理、压缩并通过传输子系统传输到所述显示处理子系统；同时，所述相机处理子系统自动检测所述监视区域内更新的局部区域和运动目标，并自动对监视区域内更新的局部区域进行剪裁、对运动目标进行跟踪，将裁剪的局部区域进行元标记后将更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标的信息压缩、存储，再通过传输子系统传输到所述显示处理子系统；所述显示处理子系统将传输子系统传输的压缩的相机子系统获取的监视区域内的电子信号图像信息解压、存储和显示，同时，所述显示处理子系统将传输子系统传输的压缩的更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标信息解压，并通过元标记的位置将更新的局部区域的图像缝合至整幅图像，以实时更新监视区域的图像，同时提取运动目标的信息。

进一步的，所述相机处理子系统包括计算机、FPGA处理器和数据硬盘，所述计算机用于向相机子系统发出的控制指令、自动检测所述监视区域内更新的局部区域和运动目标，并自动对监视区域内更新的局部区域进行剪裁、对运动目标进行跟踪，所述FPGA处理器用于对电子信号图像信息预处理和压缩电子信号图像信息及运动目标的信息，所述数据硬盘用于存储电子信号图像信息和运动目标的信息；

所述传输子系统用于信息、数据遥控遥测指令的传输；

所述显示处理子系统包括服务器、显示器和数据硬盘，所述服务器用于传输子系统传输信息的解压、更新的局部区域的电子信号图像信息的拼接、运动目标的提取信息；显示器用于显示图片，数据硬盘用于存储电子信号图像信息和运动目标的信息；

进一步的，所述镜头和探测器设置于相机内，所述镜头为大视场低畸变镜头，所述探测器由小像元尺寸单块大面阵器件或多个探测器拼接而成，形成大幅面的探测器后背，将光信息号转换为电子信号图像信息。

进一步的，所述的智能侦察监视光电系统，包括相机稳定平台，所述相机稳定平台用于所述相机搭载于不同平台工作时保持相机的稳定性。

进一步的，所述相机处理子系统的计算机为双核计算机，所述双核计算机利用帧间差分检测算法，检测所述监视区域内更新的局部区域和运动目标。

进一步的，所述相机处理子系统与相机安装在同一平台上。

进一步的，所述显示处理子系统的服务器设有接口，所述接口与地面指控控制和数据处理中心连接，并通过局域网将用户所需的信息送给用户。

进一步的，所述显示器具有触摸交互功能，用于显示图片、信息及接受用户的交互指令。

进一步的，所述显示处理子系统的服务器转换用户的交互指令并通过传输子系统上传至相机处理子系统。

进一步的，所述相机设置于飞艇上。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)、本发明的智能侦察监视光电系统，通过探测器拼接技术，形成探测器后背的大幅面，从而保证整个光电系统的监视范围大；

(2)、本发明的智能侦察监视光电系统的光学系统采用像方远心光路，保证入镜头的光线，能垂直或者近似垂直照射到探测器表面，保证探测器感光因子的填充能力，从而能光电系统的图像清晰度。

(3)、本发明的智能侦察监视光电系统的光电系统的相机处理子系统，通过帧间差分检测算法，确定所监视区域内的图像变化，并将变化的最小范围进行切割，并将图像进行元标记，然后经过传输子系统传输给显示处理子系统，并由显示处理子系统实时更新图像，获得最新的情况信息；另一方面，通过连续帧间差分检测，还可以确定动目标，并实施对动目标的锁定跟踪，并可以对动目标进行轨迹预测，同时将以目标为中心图像视频通过传输系统下传至显示处理子系统；该系统可以不增加硬件的条件下，实现多目标跟踪，跟踪目标的数量取决于跟踪目标下传区域的大小和带宽限制。

(4)、本发明的智能侦察监视光电系统可与用户交互，获得用户需求的区域情况：首先通过在显示处理子系统上的触摸屏上选定用户需要的区域图像，显示处理子系统将转变为指令通过传输系统传输给相机处理子系统，相机处理系统截取相应的区域图像进行下传，从而能够实现与用户进行交互。

(5)、本发明的智能侦察监视光电系统，其获取的图像信息通过显示处理子系统预留接口，可以与地面指挥控制和数据处理中心连接，可以通过局域网发送给用户，以支持单兵作战，可以将单位作战单元附近区域情况，通过通信传输给单兵终端系统，实现从侦察监视到应用的一体化服务。

(6)、本发明的智能侦察监视光电系统不仅可以作为地面航空的侦察监视载荷，也可以用于航天遥感侦察载荷，可以防止在卫星上，通过地面显示处理子系统传输用户控制智能，利用卫星上的相机处理子系统控制下传相应的区域图像，可是有效的减少当前卫星遥感由于受通信带宽所限，不能实时获取的图像的局限性。

附图说明

图1为本发明智能侦察监视光电系统组成原理图。

图2为本发明智能侦察监视光电系统使用及工作流程图。

图3为本发明智能侦察监视光电系统的帧间差分检测算法流程图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种智能侦察监视光电系统，包括：相机子系统、相机处理子系统、传输子系统、显示处理子系统。

所述相机子系统包括镜头、探测器和相机稳定平台，所述镜头和探测器设置于相机内，所述镜头为大视场低畸变镜头，大视场低畸变镜头能够使不同方向进入镜头的光线能够垂直或者近似垂直的入射到探测器表面，增加探测器感光量，确保图像的清晰度；所述探测器用于光信息号转换为电子信号图像信息，其由小像元尺寸单块大面阵器件或多个探测器拼接而成，形成大幅面的探测器后背，将光信息号转换为电子信号图像信息。所述相机稳定平台用于所述相机搭载于不同平台工作时保持相机的稳定性，确保图像清晰。

所述相机处理子系统与相机安装在同一平台上，其包括双核计算机、FPGA处理器和数据硬盘，所述双核计算机用于向相机子系统发出的控制指令、自动检测所述监视区域内更新的局部区域和运动目标，并自动对监视区域内更新的局部区域进行剪裁、对运动目标进行跟踪，所述FPGA处理器用于对电子信号图像信息进行几何校正和/或辐射校正和压缩电子信号图像信息及运动目标的信息，所述数据硬盘分别存储所述相机子系统获取监视区域内的电子信号图像信息以及更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标的信息，所述相机处理子系统根据地面显示处理子系统的指令，实现在相机平台上的对数据处理与相关信息的提取，以便于系统仅下传用户所需要信息，可防止因通信子系统带宽不足，造成信息不能实时下传。

所述传输子系统用于信息、数据遥控遥测指令的传输，其包括地面传输子系统和平台传输子系统。

所述显示处理子系统一般放置在地面，其包括服务器、显示器和数据硬盘，所述服务器用于传输子系统传输信息的解压、更新的局部区域的电子信号图像信息的拼接、运动目标的提取信息；所述显示器具有触摸交互功能，用于显示图片、信息及接受用户的交互指令，数据硬盘用于存储电子信号图像信息和运动目标的信息。

优选的，所述显示处理子系统通过遥感器控制所述相机处理子系统，所述相机处理子系统通过遥感器控制相机子系统。

优选的，所述显示处理子系统的服务器设有接口，所述接口与地面指控控制和数据处理中心连接，并通过局域网将用户所需的信息送给用户，可以支持单兵作战，即将单位作战单元附近区域情况，通过通信传输给单兵终端系统，实现从侦察监视到应用的一体化服务，所述显示处理子系统的服务器转换用户的交互指令并通过传输子系统上传至相机处理子系统，便于相机处理子系统获得用户需求信息。

优选的，所述双核计算机利用帧间差分检测算法检测所述监视区域内更新的局部区域和运动目标，所述帧间差分检测的工作过程如下：

(1)确定初始条件：即输入相邻两帧图像变化的梯度图，用于两帧图像的对比变化；

(2)计算差分：采用混合高斯背景模型，利用针对梯度图像的帧间差分检测出变化区域；

(3)确定背景点、运动物体及背景模型数据库的更新：通过计算差分获得变化区域来判断是否为背景点，如果是背景点，则更新背景模型数据库；如果不是背景点，则引用背景模型数据库中的数据与背景帧进行差分计算；根据计算结果确定是否为运动物体，如果不是运动物体，则更新背景数据库，重新与背景帧进行差分计算；如果是运动物体，从变化区域中检出运动物体，进行下一步的工作；

(4)分析与检验：根据上一步在变化区域中检出的运动物体，利用连通性检验消去噪声和阴影；

(5)获取目标：获得变化中的运动目标。

所述方法可随着光照条件的变化实时、准确地更新背景图像,可以实现运动目标的完整分割，是既简单有效，又具有较小的运算量和较好的鲁棒性的运动目标检测方法。

所述智能侦察监视光电系统的使用及工作过程如下：

A)、系统安装：

将相机子系统与相机处理子系统安装于统一平台上，将显示处理子系统根据用户的需求，放置到指定地点的地面，分别安装地面传输子系统和平台传输子系统，将地面指挥控制和数据处理中心通过显示处理子系统服务的预留接口连接。

B)、系统调试

全系统供电准备工作，相机子系统通过大视场低畸变镜头及大面阵探测器件进行成像，调节相机稳定平台以调节相机相对成像位置并保持相机稳定。

C)、系统成像

C1)、相机子系统根据计算机向相机子系统发出的控制指令获取指定监视区域内的图像并通过探测器将所述图像转换为电子信号图像信息；

C2)、所述电子信号图像信息通过数据连接传输给相机处理子系统，所述数据硬盘存储所述电子信号图像信息，所述FPGA处理器对所述电子信号图像信息进行几何校正和/或辐射校正，并将所述整个监视区域的图像信息进行压缩传输给平台传输子系统下传；

C3)、所述相机处理子系统的双核计算机利用帧间差分检测算法，自动检测所述监视区域内更新的局部区域和运动目标，并自动对监视区域内更新的局部区域进行剪裁、对运动目标进行跟踪，将裁剪的局部区域进行元标记后将更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标的信息压缩并输给平台传输子系统下传，所述数据硬盘存储所述更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标的信息；

D)、图像显示和信息提取

D1)、地面传输子系统接收到平台传输子系统传输的相机子系统获取的整个监视区域内的电子信号图像信息后传输给显示处理子系统，所述显示处理子系统的服务器将压缩的整个监视区域内的电子信号图像信息解压、通过数据硬盘存储并通过显示器显示；

D2)、地面传输子系统接收到平台传输子系统传输的压缩的更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标信息后传输到显示处理子系统，所述显示处理子系统的服务器将更新的局部区域的电子信号图像信息和运动目标信息解压、通过数据硬盘存储并通过元标记的位置将更新的局部区域的图像缝合至整幅图像，以实时更新监视区域的图像，同时提取运动目标的信息；所述步骤D2)与步骤D1)同步进行。

E)、人机交互

所述显示处理子系统将获取的图像信息和运动目标信息通过局域网分发给各个对应的需求用户；用户对某一局域区域的图像信息感兴趣，则在显示器上圈出，显示处理子系统则将其指令通过传输子系统传输给相机处理子系统，相机处理子系统对用户感兴趣区域进行裁剪，如果需求用于为作战单位，则可以实时更新作战单位周围的区域图像的情况，以支持在具体战役中的信息获取。

本发明说明书中未详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。