一种高清成像系统的控制与显示方法与流程

1.本发明属于光电成像系统技术领域，涉及一种高清成像系统的控制与显示方法。


背景技术：

2.码头、港口和仓库等地的安保监控、大型演出活动的现场管理、集会上对现场的警卫防护、以及军事上对战场侦察，都采用光电成像系统来获取场景和目标图像，并据此作出对情况的判断。这种用途的光电成像系统一般包含摄像机或热像仪等成像设备、传输图像信息的线缆、采集和处理视频的计算机、显示成像信息的计算机显示器。光电成像系统的控制端一般用通用计算机或专用计算机，控制指令通过计算机键盘或操控手柄发出，计算机操控软件通过接口转发给相关设备，这些控制指令包括选择传感器类型和参数、搜索和跟踪目标等；传感器获得的视频、目标距离等数据信息，再发回到计算机，有计算机采集后解算出结果、将视频和数据显示到显示器上。
3.为了获得提高探测图像质量，便于对人员和活动情况的识别和辨认，这些光电成像系统在设备端越来越多地使用高分辨率的探测器，如高清摄像机、大面阵红外热像仪等，面阵规模1920
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1080、1280
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1024或更高，并配置变倍光学镜头以便于既能够大范围搜索、又能够小视场瞄准清楚辨认目标，还采用视频跟踪电路以实现对目标的持续锁定、便于清晰成像和识别判断。采用大面阵探测器所产生的视频信息数据量会更大，在这些视频信息采集、传输、处理时需要耗费更多的时间，尤其是将高清视频采集、由总线转发到计算机存储器、调用应用程序、由计算机内存缓存、由cpu处理、再发送给显示器的环节较多、耗时较长，由于计算机还常常处理其它指令，多任务会出现故障死机，工作可靠性不高。对于需要快速反应的场合，如安保、侦察情况下，如何保障光电成像系统信息显示及识别操控的实时性、可靠性是一个重要的技术问题。
4.申请号201210407371.2提出一种显示操控方法和装置、用户终端及显示操控系统，用于解决电视机丢失或损坏遥控器后的操控问题，未涉及实时传输和成像设备操控问题。
5.申请号200910133272.8提出一种用以操控多视窗显示系统的视觉化操控介面，用于实现多多个显示画面的切换控制，未涉及传输和设备操控。
6.申请号201710851607.4提出一种显示面板、装置及其操控方法，解决双目摄像显示电子设备的深度信息测量效果差问题，也未涉及设备操控和传输。
7.申请号200510122860.3提出一种视频显示系统的操控装置及其方法，用于显示器的开关控制，未涉及传输和控制。
8.申请号201410100057.9提出一种高清视频处理单元的架构，用于高清视频处理、显示功能的实现，未涉及传输和控制。
9.目前专利中没有适用于光电成像系统快速、实时显示与操控的内容。


技术实现要素：

10.(一)发明目的
11.本发明的目的是：提供一种高清成像系统的控制与显示方法，解决高清视频应用下，控制指令如何快速下达的问题，以及由传统计算机采集视频下的视频显示时间延迟问题，保障光电成像系统操控快速响应、成像信息及时呈现。
12.(二)技术方案
13.为了解决上述技术问题，本发明提供一种高清成像系统的控制与显示方法，包括以下步骤：
14.步骤1，操控人员通过光电成像系统控制端的计算机键盘和手柄，发出控制指令，指令按串口协议收、发；
15.采用的串口协议包括rs-422、rs-485、或rs-232；
16.其中，操控指令有传感器选择(摄像机、热像仪等)、变倍(成像视场调节)、黑热或白热转换(热像仪输出)、非均匀性校正(热像仪校准)、激光测距等，设备端状态有自检及故障信息、图像传感器状态信息、光电转台自检状态及测角数据等；
17.步骤2，计算机内的操控软件将指令经控制端的操控电子箱的接口板发送出去；
18.步骤3，控制指令经复合线缆发送到光电转台，由其汇流环发送到功能设备，功能设备包括：操控指令发给光电转台的伺服系统，以驱动转台搜索或跟踪目标；操控指令发给数字摄像机或红外热像仪，以采取所选的传感器参数、镜头参数获得场景视频和目标视频；操控指令发给激光测距机，以获得目标的相对距离；自检指令发给各设备，以获取各设备的工作状态或故障信息；
19.其中，汇流环可以是电滑环、也可以是光纤滑环、还可以是两种滑环的组合(如中心是光纤滑环、外围是空心的电滑环)，具有实时传输指令的能力；
20.其中，复合线缆有专用的传输数字信息的电线组；
21.步骤4，光电成像系统设备端光电转台获得的状态信息、相对距离、转台角度等信息，由汇流环的控制组下传，经复合线缆传送到控制端的操控电子箱的接口板；
22.再转发给计算机；
23.经计算机解算后，发给控制端的显示器的软件界面显示；
24.显示的内容包括软件界面、控制菜单、设备状态信息、计算结果等；
25.步骤5，光电成像系统的设备端，包含光电转台及其承载的图像传感器(摄像机、热像仪等)，图像传感器根据操控指令输出数字视频；
26.其中数字视频可以采用cameralink协议、也可以采用hdmi协议、也可以采用系列sdi协议、也可以采用局域网协议、也可以采用差分视频协议；
27.通过光电转台的汇流环经复合线缆向控制端传输；
28.其中，汇流环可以是电滑环、也可以是光纤滑环，具有实时传输高清视频的宽带传输能力；
29.其中，复合线缆包括：含光纤传输线组、控制指令传输电线组的线缆，含视频双绞线传输和控制指令传输电线组的线缆；
30.步骤6，数字视频传输到控制端的操控电子箱，由其中的图像处理板采集，由图像处理芯片做数字处理；
31.图像处理芯片包括：gpu芯片、ai芯片、fpga芯片；
32.视频处理方式可以是图像增强、超分辨率、目标检测、目标识别等，时延在40ms内(25fps)；
33.处理过的数字视频直接发送到显示器，以画中画模式由其中的视频窗口直接显示；
34.步骤7，操控人员观察视频，根据需要进行操作：
35.(1)用手柄控制光电转台方位和俯仰旋转、瞄准目标，实现跟踪；
36.(2)用手柄控制数字摄像机变倍，获得目标更清晰图像；
37.(3)用手柄按测距键、确定对目标定位，同步进行对目标截图、大地坐标解算，完成一次目标定位操控和信息显示流程；
38.步骤8，在夜间，操控人员通过键盘选择传感器用红外热像仪，与步骤7类似，完成一次夜间操控和显示流程。
39.(三)有益效果
40.上述技术方案所提供的高清成像系统的控制与显示方法，具有以下有益效果：
41.第一，高清视频或大数据包的视频，以数字格式直接进入图像处理板，由芯片作数字处理，然后直接呈现在显示屏上，避免了视频信号经计算机“先采集、后处理、再显示”流程下时延大的问题，也避免高清图像处理占用计算机大量资源、导致可靠性不足的问题；
42.第二，操控指令由线缆中的专用指令传输线传输，直接从计算机到达光电转台，指令响应快；传感器自检信息及故障信息、光电转塔测角数据等参数，从光电转台上直接到达计算机，传输不受视频线的影响，快速且可靠；
43.第三，采用了宽带汇流环，以确保可周视搜索的光电成像系统的光电转台能够宽带发送高清视频、实时接收控制指令。
附图说明
44.图1是高清成像系统的显示与控制连接示意图。
45.图2是高清成像系统的显示与控制流程示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
47.如图1、2所示，本实施例高清成像系统的显示与控制方法包括以下步骤：
48.步骤1，操控人员通过光电成像系统控制端的通用计算机的标准键盘和单手柄，发出控制指令，指令按rs-422串口协议发送；先选择分辨率为1920
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1080的数字摄像机作为图像传感器；
49.步骤2，计算机内的操控软件将指令经控制端的操控电子箱接口板发送出去；
50.步骤3，选择传感器的指令经复合线缆的控制线缆组，发送到汇流环的电环组，电环组转发给光电转台，光电转台连接数字摄像机；
51.步骤4，光电转台的设备状态，包括方位转台角度、俯仰转台角度、各设备状态信息，经汇流环的电滑环部分下发；
52.这些信息经复合线缆的控制线缆组传输到控制端，控制端的操控计算机接口板转发给计算机；
53.计算机的控制软件将这些信息发送给显示器上软件界面，呈现给操控人员；
54.步骤5，处于控制状态的数字摄像机输出数字视频，格式为cameralink；
55.数字视频经汇流环的光纤滑环部分传送；
56.数字视频经复合线缆的光纤部分(光端机、光缆)，传送到控制端的操控电子箱；
57.操控电子箱的光端机接入，由图像处理板采集，采用hi3559a芯片作图像对比度优化增强、目标检测处理，检测出的目标以彩色方框方式标注，处理时间不大于40ms；
58.处理后的数字视频以cameralink格式，传输到显示器，显示器的视频窗口显示数字摄像机获取、图像处理板输出的视频信息，呈现给操控人员；
59.步骤6，操控人员观察视频，由键盘选择图像处理板框选的目标，筛选出关心的目标；
60.用手柄控制光电转台的方位和俯仰旋转、瞄准目标；
61.步骤7，操控人员观察视频，根据需要进行操作：
62.(1)用手柄控制光电转台方位和俯仰旋转、瞄准目标，旋转角度指令发送到光电转台来瞄准目标，视频跟踪板跟踪目标，新的状态数据下发给计算机、显示在计算机设备状态界面，瞄准后的数字视频传输到显示器的视频窗口，目标在中心视场，呈现给操控人员；
63.(2)用手柄控制数字摄像机变倍，变倍指令发送到光电转台数字摄像机，物镜变倍、直至操控人员停止继续变倍操作或已达最大倍率，使目标图像更加清晰，新的状态数据下发给计算机、显示在计算机传感器状态界面，变倍后放大的数字视频传输到显示器的视频窗口，呈现给操控人员；
64.(3)用手柄按测距键、确定对目标定位，经计算机软件处理后程序化执行，测距指令发送到光电转台激光测距机，发射激光测距、接收解算到距离，相对距离值下发给计算机、显示在计算机设备状态界面，控制软件同步发出截图指令，由计算机发送到操控电子箱的图像处理板，图像处理板将激光测距时的数字摄像机视频帧保留为图片，计算机控制软件自动根据激光测距时光电转台的方位、俯仰角度值，激光测距机测量的相对距离，其它基准数据(如惯性导航装置的北向等)，按照既定的算法解算出目标的坐标值(相对坐标或绝对坐标)，呈现在显示器的定位结果显示区域，呈现给操控人员；完成一次目标定位操控和信息显示流程；
65.步骤8，在夜间，操控人员通过键盘选择传感器用红外热像仪，计算机软件将该指令发送给光电转台，切换连接红外热像仪；红外热像仪输出的1280
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1024分辨率的数字视频，以cameralink格式回传，传送到操控电子箱图像处理板；处理后的数字视频发送给显示器的视频窗口，呈现给操控人员；操控人员根据视频选取目标、发送视频跟踪指令等，相应的操控指令发送到光电转台，设备相应动作；设备状态信息、获取的视频信息，分别传输到计算机的软件界面和视频窗口，呈现给操控人员，完成一次夜间操控和显示流程。
66.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。