基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及超视距海上目标定位领域，具体设及到一种基于机器视觉的超视距海 上运动目标快速识别与定位装置及方法。
【背景技术】
[0002] 基于无线信号的超视距目标追踪技术已在许多领域得到了应用，如导弹拦截、军 事追踪、电子导航、海上救援等。当前，超视距目标追踪技术最主要的探测手段为雷达探测， 并且随着无线电和通讯技术的发展，现代的雷达探测技术具有越来越高的追踪精度与实时 性。然而，高精度的雷达探测系统必然伴随着高成本及高维修费用的问题，并且雷达探测系 统通常需要配备大型的辅助装置，使其难W进行隐蔽的安装且难W安装在一些特殊地区 如：小型的岛礁或海上平台上，同时，雷达探测系统容易受到海洋中各种电磁波、海面回波 及地球曲面的干扰，因而难W适用于部分特殊的海洋地区。机器视觉具有眼见为实、鲁棒性 强的特点，且在运动物体的追踪领域已有一套完整的理论体系，能够在排除多种环境干扰 的情况下快速的识别与定位超视距的运动目标。相较于雷达探测系统其造价低廉、占地面 积小、且不受电磁波、海面回波的干扰，能够更好的完成超视距海上运动目标的追踪任务。 因此，开发一种基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位装置是很有必要的。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位装置及方 法，通过多台超视距红外摄像机实现海平面全方位的移动目标捜索，捜索到运动目标后，调 用安装在周围岛礁或平台上、与追踪目标具有相似方位的短程红外摄像机对捜索到的目标 进行精确监测、追踪，最终通过图像处理系统识别并定位追踪目标。能够在各种不良环境的 干扰下，有效的识别与定位超视距的海上运动目标。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：
[0005] 基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位装置，包括图像获取装置、 图像处理装置，所述图像获取装置包括多台超视距红外摄像机、多台短程红外摄像机；所述 图像处理装置包括计算机及图像处理系统。
[0006] 所述超视距红外摄像机安装于海上岛礁或其他平台上，每台超视距红外摄像机可 拍摄其正前方可视范围内的物体，多台超视距红外摄像机联合拍摄实现W所处岛礁为中屯、 的360度全方位海面监测，所述超视距红外摄像机均与主计算机相连接，在超视距红外摄 像机周边岛礁或平台上安装有多台短程红外摄像机，多台短程红外摄像机的视角可调且与 子计算机相连接，主计算机与子计算机可相互通信。
[0007] 基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位方法，若有运动目标进入到 某台所述超视距红外摄像机的视野且被其捕捉、拍摄，信息会被传输到主计算机，并通过主 计算机中的图像处理系统对运动目标锁定追踪，同时判断运动目标相对于超视距红外摄像 机的大致方位，为了尽早发现运动目标且不留监测死区，要求超视距红外摄像机的视距尽 量长，视野范围尽量大，但由此会导致其早期发现运动目标时，目标在视野中所占的面积 小，细节不够清晰，因而，要对超视距红外摄像机所探测到的运动目标进一步进行准确判 断，需要调用拍摄范围相对较小、图像更清晰的短程红外摄像机进行监测；因而，当超视距 红外摄像机联合主计算机发现运动目标且判断出其大致方位后，计算机会自动决策、发送 信息给运动目标所属区域的、且与运动目标最接近的两台短程红外摄像机的子计算机，通 过子计算机控制相应的两台短程红外摄像机对运动目标进行锁定、拍摄，此时两台短程红 外摄像机及其所获取的追踪目标的轮廓的中屯、一起构成了典型的双目视觉定位模型，将模 型数据返回给主计算机，由主计算机求解此模型即可定位所追踪目标的世界坐标。
[0008] 基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位方法，包括图像预处理步 骤、运动目标识别步骤、运动目标定位步骤。
[0009] 本发明所设及到的装置和方法亦可用于监测沙漠、戈壁等可视的大面积空阔区域 内的运动目标。
[0010] 本发明一种基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位装置及方法，技 术效果如下：
[0011] 1)、能够在各种天候包括夜晚、雨天、雾天等恶劣天候环境下有效的识别与定位远 距离的海上运动目标。
[0012] 2)、结果直观，具有"眼见为实"的效果，可直接判别被测物的类型、状况，如舰船类 型、预估目标大小、状况正常或处于倾翻、沉没等状况，且易W图像资料记录，取证。
[0013] 3)、用视距长、视野大的超视距红外摄像机在大范围、远距离内初判运动目标，再 将信息传递与视距短、视野小、精度高的短程红外摄像机进行精确判断，该发明即先通过远 距离、大范围内目标的快速粗略捜索，再用短程摄像机实现目标的精确定位与判断，扩大了 监测范围，同时提高了系统的响应速度和预警水平。
[0014] 4)、相对雷达探测等装置和方法，本装置占地面积小，隐蔽性高，不需要特殊的维 护，应用成本较低；另一方面，本发明相比于雷达探测等技术口槛相对较低，技术易于升级 与移植，易进行大范围推广。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的硬件连接示意图；
[0016] 图2是本发明的工作流程图；
[0017] 图3为本发明的软件工作流程图；
[001引图4为标准的双目标定模型图。
[0019] 其中，1-超视距红外摄像机，2-主计算机，3-子计算机，4-短程红外摄像机，5-追 踪目标。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位装置，包括图 像获取装置、图像处理装置。所述图像获取装置包括多台超视距红外摄像机1、多台短程红 外摄像机4。所述图像处理装置包括计算机及图像处理系统。
[0021] 超视距红外摄像机1即为同等观测条件下可拍摄超过肉眼视力可见距离的红外 摄像机，一般在普通红外摄像机上增加望远光学设备来实现，拍摄距离可达数十到数百千 米；短程红外摄像机4即为普通红外摄像机，拍摄距离比超视距红外摄像机短，一般为数 十千米W内。
[0022] 所述超视距红外摄像机1安装于海上岛礁或其他平台上，每台超视距红外摄像机 1可拍摄其正前方可视范围内的物体，多台超视距红外摄像机1联合拍摄实现全方位监测， 所述超视距红外摄像机1均与主计算机2相连接，在超视距红外摄像机1周边岛礁或平台 上安装有多台短程红外摄像机4,多台短程红外摄像机4的视角可调且与子计算机3相连 接，主计算机2与子计算机3相互通信连接；
[0023] 如图2所示，若有运动目标5进入到某台所述超视距红外摄像机1的视野且被其 捕捉、拍摄，信息会被传输到主计算机2,并通过主计算机2中的图像处理系统对运动目标5 锁定追踪，同时判断运动目标5相对于超视距红外摄像机1的大致方位。需要指出的是，为 了尽早发现运动目标且不留监测死区，要求超视距红外摄像机的视距尽量长，视野范围尽 量大，但由此会导致其早期发现运动目标时，目标在视野中所占的面积小，细节不够清晰， 因而，要对超视距红外摄像机1所探测到的运动目标进一步进行准确判断，需要调用拍摄 范围相对较小、图像更清晰的短程红外摄像机4进行监测。因而，当超视距红外摄像机1联 合主计算机2发现运动目标且判断出其大致方位后，计算机2会自动决策、发送信息给运动 目标所属区域的、且与运动目标5最接近的两台短程红外摄像机4的子计算机3,通过子计 算机3控制相应的两台短程红外摄像机4对运动目标5进行锁定、拍摄，此时两台短程红外 摄像机4及其所获取的追踪目标5的轮廓的中屯、一起构成了典型的双目视觉定位模型，将 模型数据返回给主计算机2,由主计算机2求解此模型即可定位所追踪目标5的世界坐标。
[0024] 基于机器视觉的超视距海上运动目标快速识别与定位方法，包括图像预处理步 骤、运动目标识别步骤、运动目标定位步骤，如图3所示。 阳0巧]图像预处理步骤包括：
[0026] 步骤1):对