激光瞄準與跟蹤設備的制造方法

激光瞄準與跟蹤設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種激光瞄準與跟蹤設備，所述設備包括：圖像采集器，與所述圖像采集器電連接的GPUCPU異構控制器，與所述GPUCPU異構控制器電連接的激光發射器；所述圖像采集器用于采集環境圖像，將所述環境圖像傳輸至所述GPUCPU異構控制器；所述GPUCPU異構控制器采用GPU與CPU結合工作，用于接收所述環境圖像，向所述激光發射器傳輸激光發射控制指令；所述激光發射器用于接收所述激光發射控制指令，瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。本實用新型提供的激光瞄準與跟蹤設備具有處理速度快的優點，通過本實用新型能夠保證運動目標跟蹤的實時性。
【專利說明】
激光瞄準與跟蹤設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子設備領域，尤其涉及激光瞄準與跟蹤設備。
【背景技術】
[0002]利用激光進行運動目標的瞄準與跟蹤是當前計算機視覺領域的研究熱點，運動目標的瞄準跟蹤是指利用計算機在視頻序列中確定感興趣的、具有某種顯著特征的運動目標的位置、大小、以及運動目標完整的運動軌跡。近年來，隨著計算機數據處理能力的飛速增長、以及圖像分析技術的發展，運動目標的實時瞄準追蹤技術脫穎而出。對運動目標進行瞄準與跟蹤，在視頻監控、視頻壓縮編碼、機器人導航與定位、智能人機交互以及虛擬現實等領域有著重要的實用價值。
[0003]現有技術中的利用激光進行運動目標瞄準與跟蹤的設備主要包括:控制器，與控制器電連接的攝像機。該設備的工作原理是:通過攝像機獲取運動目標的圖像并傳輸給控制器，控制器以CPU(Central Processing Unit，中央處理器)為工作核心，對接收到的圖像進行運動目標檢測與篩選，確定需要跟蹤的運動目標，向攝像機發送控制指令，攝像機接收控制指令后，在控制指令的控制下對需要跟蹤的運動目標進行跟蹤拍攝。
[0004]實用新型人在研究中發現，現有技術中以CPU為工作核心的控制器運算處理速度慢，使得運動目標跟蹤的實時性難以保證。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型提供了激光瞄準與跟蹤設備，運算處理速度快，能夠保證運動目標跟蹤的實時性。
[0006]第一方面，本實用新型實施例提供了一種激光瞄準與跟蹤設備，所述設備包括:圖像采集器，與所述圖像采集器電連接的GPUCPU異構控制器，與所述GPUCPU異構控制器電連接的激光發射器;所述圖像采集器用于采集環境圖像，將所述環境圖像傳輸至所述GPUCPU異構控制器;所述GPUCPU異構控制器采用GPU(Graphic Processing Unit，圖形處理器)與CPU結合工作，用于接收所述環境圖像，向所述激光發射器傳輸激光發射控制指令;所述激光發射器用于接收所述激光發射控制指令，瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。
[0007]結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面第一種可能的實施方式，其中，所述GPUCPU異構控制器包括CPU和GPU;所述CPU與所述圖像采集器電連接，用于接收所述環境圖像的當前幀圖像，將所述當前幀圖像傳輸給所述GPU;所述GPU與所述CPU電連接，用于接收所述當前幀圖像，向所述CPU發送所述當前幀圖像中運動目標的圖像特征;所述CPU還與所述激光發射器電連接，用于接收所述當前幀圖像中運動目標的圖像特征，向所述激光發射器傳輸激光發射控制指令。
[0008]結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面第二種可能的實施方式，其中，所述設備還包括用于固定所述圖像采集器的支架，所述圖像采集器通過螺旋結構固定在所述支架上。
[0009]結合第一方面第二種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面第三種可能的實施方式，其中，所述支架上設置有高度調節旋鈕，通過所述高度調節旋鈕調節所述圖像采集器的高度。
[0010]結合第一方面，本實用新型實施例提供了第一方面第四種可能的實施方式，其中，所述激光發射器包括依次排列的脈沖激光器和聲光調制器;所述脈沖激光器與所述GPUCPU異構控制器電連接，接收所述激光發射控制指令并發射激光；所述聲光調制器與所述GPUCPU異構控制器電連接，接收所述激光發射控制指令，對所述脈沖激光器發出的激光進行偏轉作用，以使所述激光瞄準并跟蹤所述待跟蹤運動目標。
[0011]結合第一方面第四種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面第五種可能的實施方式，其中，所述聲光調制器包括縱向聲光調制器和橫向聲光調制器，所述脈沖激光器、所述縱向聲光調制器和所述橫向聲光調制器依次排列，所述縱向聲光調制器和所述橫向聲光調制器分別與所述GPUCPU異構控制器電連接;所述縱向聲光調制器接收所述激光發射控制指令，將所述脈沖激光器發出的激光縱向偏轉至所述橫向聲光調制器;所述橫向聲光調制器接收所述激光發射控制指令，對所述縱向偏轉后的激光進行橫向偏轉，以使所述橫向偏轉后的激光瞄準并跟蹤所述待跟蹤運動目標。
[0012]結合第一方面第五種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面第六種可能的實施方式，其中，所述激光發射器還包括凸透鏡，所述脈沖激光器、所述縱向聲光調制器、所述橫向聲光調制器和所述凸透鏡依次排列;所述橫向偏轉后的激光穿過所述凸透鏡，瞄準并跟蹤所述待跟蹤運動目標。
[0013]結合第一方面第四種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面第七種可能的實施方式，其中，所述聲光調制器包括橫向聲光調制器和縱向聲光調制器，所述激光發射器還包括凸透鏡，所述脈沖激光器、所述橫向聲光調制器、所述縱向聲光調制器和所述凸透鏡依次排列，所述橫向聲光調制器和所述縱向聲光調制器分別與所述GPUCPU異構控制器電連接。
[0014]結合第一方面第六種可能的實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面第八種可能的實施方式，其中，所述激光發射器還包括凸透鏡安裝架、脈沖激光器安裝架、橫向聲光調制器安裝架和縱向聲光調制器安裝架;所述凸透鏡安裝架、所述脈沖激光器安裝架、所述橫向聲光調制器安裝架和所述縱向聲光調制器安裝架上分別設置有調節元件;通過所述調節元件分別調節所述凸透鏡、所述脈沖激光器、所述橫向聲光調制器和所述縱向聲光調制器的安裝位置。
[0015]結合第一方面上述實施方式，本實用新型實施例提供了第一方面第九種可能的實施方式，其中，所述圖像采集器包括CMOS全景高清1080P攝像機。
[0016]本實用新型實施例中的激光瞄準與跟蹤設備包括圖像采集器，與圖像采集器電連接的GPUCPU異構控制器，與GPUCPU異構控制器電連接的激光發射器。其中GPUCPU異構控制器采用GPU與CPU結合工作，具有運算處理速度快的優點，能夠保證運動目標跟蹤的實時性。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0018]圖1示出本實用新型第一實施例所提供的激光瞄準與跟蹤設備的一種結構示意圖；
[0019]圖2示出本實用新型第一實施例所提供的激光瞄準與跟蹤設備的另一種結構示意圖；
[0020]圖3示出本實用新型第一實施例所提供的激光發射器的一種結構示意圖；
[0021]圖4示出本實用新型第一實施例所提供的激光發射器的另一種結構示意圖；
[0022]圖5示出本實用新型第一實施例所提供的圖像處理算法的流程示意圖；
[0023]圖6示出本實用新型第二實施例所提供的激光瞄準與跟蹤設備的控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025]考慮到現有技術中以CPU為工作核心的控制器運算處理速度慢，使得運動目標跟蹤的實時性難以保證，本實用新型實施例提供了激光瞄準與跟蹤設備及其控制方法，下面結合實施例進行詳細說明。
[0026]實施例一
[0027]圖1示出了本實用新型第一實施例提供的激光瞄準與跟蹤設備的一種結構示意圖。如圖1所示，本實施例中的激光瞄準與跟蹤設備I包括:
[0028]圖像采集器10，與圖像采集器10電連接的GPUCPU異構控制器20，與GPUCPU異構控制器20電連接的激光發射器30 ；
[0029]圖像采集器10用于采集環境圖像，將環境圖像傳輸至GPUCPU異構控制器20;
[0030]GPUCPU異構控制器20采用GPU與CPU結合工作，用于接收環境圖像，向激光發射器30傳輸激光發射控制指令；
[0031 ]激光發射器30用于接收激光發射控制指令，瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。
[0032]本實用新型實施例中的激光瞄準與跟蹤設備包括圖像采集器10，與圖像采集器10電連接的GPUCPU異構控制器20，與GPUCPU異構控制器20電連接的激光發射器30。其中GPUCPU異構控制器20采用GPU與CPU結合工作，具有運算處理速度快的優點，能夠保證運動目標跟蹤的實時性。
[0033]本實施例中，圖像采集器10安裝在預設位置。圖像采集器10優選采用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)全景高清1080P攝像機，CMOS全景高清1080P攝像機以每秒25幀的速率將分辨率為1080P(1920X1080)的視頻流圖像以100Mbps千兆/秒的速率通過網絡線纜實時傳輸至GPUCPU異構控制器20。現有技術中利用激光進行運動目標瞄準與跟蹤的設備采用的視頻流分辨率一般是VGA(Videc)graphics array，視頻圖形陣列)(640 X 480)，很少能達到720P( 1280 X 720)。與現有技術相比，本實施例中通過CMOS全景高清1080P攝像機能夠獲取到清晰度高的環境圖像，從而提高后續圖像分析處理的準確性，并且，視頻分辨率的提高能使GPUCPU異構控制器20處理的細節更多，提高對體積較小或距離較遠的運動目標的檢測成功率。
[0034]為了便于控制圖像采集器10的拍攝位置和高度，本實施例中的設備還包括用于固定圖像采集器10的支架，圖像采集器10通過螺旋結構固定在該支架上。該支架上設置有高度調節旋鈕，通過該高度調節旋鈕調節圖像采集器10的高度。
[0035]上述GPUCPU異構控制器20具體用于接收環境圖像，根據環境圖像確定待跟蹤運動目標，以及待跟蹤運動目標的位置，根據待跟蹤運動目標的位置生成激光發射控制指令并傳輸至激光發射器30。
[0036]圖2示出了本實用新型第一實施例提供的激光瞄準與跟蹤設備的另一種結構示意圖。如圖2所示，本實施例中，GPUCPU異構控制器20包括CPU22和GPU21; CPU22與圖像采集器1電連接，用于接收環境圖像的當前幀圖像，將當前幀圖像傳輸給GPU21; GPU21與CPU22電連接，用于接收當前幀圖像，向CPU22發送當前幀圖像中運動目標的圖像特征;CPU22還與激光發射器30電連接，用于接收當前幀圖像中運動目標的圖像特征，向激光發射器30傳輸激光發射控制指令。
[0037]具體地，CPU22接收環境圖像的當前幀圖像，將當前幀圖像傳輸給GPU21;GPU21對當前幀圖像進行運動目標檢測，得到當前幀圖像中運動目標的圖像特征并發送至CPU22;其中，運動目標的圖像特征包括運動目標的圖像坐標、顏色特征和紋理特征;CPU22接收當前幀圖像中運動目標的圖像特征，將當前幀圖像中運動目標的圖像特征融合，并與預先存儲的圖像特征進行匹配，根據特征匹配結果對當前幀圖像中的運動目標進行篩選，確定待跟蹤運動目標以及待跟蹤運動目標的圖像坐標，將待跟蹤運動目標的圖像坐標轉化為空間坐標，根據待跟蹤運動目標的空間坐標生成激光發射控制指令并傳輸至激光發射器30。
[0038]上述GPU21對當前幀圖像進行運動目標檢測，得到當前幀圖像中運動目標的圖像特征并發送至CPU22的具體過程是:GPU21對當前幀圖像進行預處理，該預處理包括解碼和/或去噪;采用混合高斯進行背景建模，生成預設數量的背景模型;根據預設數量的背景模型對預處理后的當前幀圖像進行運動目標檢測，得到當前幀圖像中運動目標的圖像特征并發送至CPU22。
[0039]具體地，GPU21對當前幀圖像解碼，或者對當前幀圖像進行去噪，或者對當前幀圖像進行解碼和去噪處理。GPU21采用混合高斯進行背景建模，生成5-7個背景模型。GPU21根據5-7個背景模型對預處理后的當前幀圖像進行運動目標檢測，從當前幀圖像中剔除背景圖像，得到當前幀圖像中運動目標以及當前幀圖像中運動目標的圖像特征，并將當前幀圖像中運動目標的圖像特征發送至CPU22。與現有技術相比，本實施例中GPU21采用5-7個模型建立穩定背景，更大的計算規模導致運動前景與背景分割準確度的提高，而GPU21并行計算特性保證大量計算的實時完成。
[0040]通過GPU21對當前幀圖像進行運動目標檢測，能夠從當前幀圖像中檢測得到多個運動目標，以及多個運動目標各自的圖像坐標、顏色特征和紋理特征，其中顏色特征能夠通過顏色直方圖表示，紋理特征能夠通過局部旋轉不變紋理、梯度直方圖表示。GPU21將多個運動目標各自的圖像坐標、顏色特征和紋理特征發送至CPU22。
[0041]本實施例中，GPU21將對高清晰度數字圖像的處理過程分配到上千個計算單元和處理線程中同時進行，極大地提高了處理速度。GPU21利用內嵌的運動目標與特征檢測算法將圖像中的大部分無用信息過濾掉，保留有效信息，即當前幀圖像中運動目標的圖像特征，僅將數據規模很小的有效信息傳輸給CPU22。
[0042]CPU22接收多個運動目標各自的圖像坐標、顏色特征和紋理特征，對于每個運動目標，將其各自的圖像坐標、顏色特征和紋理特征進行融合，并將融合后的特征與預先存儲的圖像特征進行匹配，若匹配成功，則確定該融合后的特征對應的運動目標為待跟蹤運動目標，并將該融合后的特征存儲在內存中，作為下一幀匹配計算的模板。CPU22還確定待跟蹤運動目標的圖像坐標，并根據預先設定的坐標轉換關系將待跟蹤運動目標的圖像坐標轉換為空間坐標。
[0043]為了彌補背景建模方法對目標運動速度較低情況的不準確性，本實施例中CPU22進行運動目標篩選時，融合運動目標的多種圖像特征，包括圖像坐標、顏色特征和紋理特征，進一步提高了前景與背景分離的準確度，實現對復雜環境中感興趣的運動目標的準確檢測。本實施例中，CPU22實現了運動目標位置和顏色、紋理特征融合的匹配算法，實現了對目標運動軌跡的快速準確描述。
[0044]由于激光發射器30需要根據運動目標的空間位置對其進行激光捕捉與跟蹤，因此CPU22根據待跟蹤運動目標的空間坐標生成激光發射控制指令的具體過程是:CPU22根據待跟蹤運動目標的空間坐標進行計算，得到激光發射器的激光發射參數和激光偏轉參數，根據激光發射參數和激光偏轉參數生成激光發射控制指令并發送至激光發射器30。其中，激光發射控制指令攜帶有激光發射參數和激光偏轉參數。
[0045]本實施例中，GPUCPU異構控制器20采用GPU21與CPU22異構并行處理方式對環境圖像進行處理，通過這種異構并行處理方式能夠提到GPU21與CPU22的工作效率，從而提高圖像處理速度。
[0046]如圖2所示，本實施例中的激光發射器30包括依次排列的脈沖激光器31和聲光調制器32;上述激光發射控制指令攜帶有激光發射參數和激光偏轉參數；脈沖激光器31與GPUCPU異構控制器20電連接，接收激光發射控制指令，根據激光發射控制指令攜帶的激光發射參數發射激光;聲光調制器32與GPUCPU異構控制器20電連接，接收激光發射控制指令，根據激光發射控制指令攜帶的激光偏轉參數對脈沖激光器31發出的激光進行偏轉作用，以使激光瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。
[0047]圖2中，脈沖激光器31與聲光調制器32之間的線段表不光路傳播方向。本實施例中，脈沖激光器31根據激光發射參數開啟激光發射功能，并發射激光。激光發射參數包括激光發射強度等參數。聲光調制器32根據激光偏轉參數轉至指定的角度，通過該指定的角度對脈沖激光器31發出的激光進行偏轉作用。激光偏轉參數包括激光偏轉角度等。
[0048]圖3是本實施例中的激光發射器30的結構示意圖，如圖3所示，為了保證聲光調制器32對激光進行準確偏轉，聲光調制器32包括縱向聲光調制器321和橫向聲光調制器322，脈沖激光器31、縱向聲光調制器321和橫向聲光調制器322依次排列，縱向聲光調制器321和橫向聲光調制器322分別與GPUCPU異構控制器20電連接;縱向聲光調制器321接收激光發射控制指令，根據激光發射控制指令攜帶的激光偏轉參數將脈沖激光器發出的激光縱向偏轉至橫向聲光調制器322;橫向聲光調制器322接收激光發射控制指令，根據激光發射控制指令攜帶的激光偏轉參數對縱向偏轉后的激光進行橫向偏轉，以使橫向偏轉后的激光瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。
[0049]本實施例中，激光通過縱向聲光調制器321，利用聲光效應所產生的布雷格衍射的特點，實現對激光束傳播方向的控制，將光線進行縱向偏轉到指定的角度，經過橫向聲光調制器322，將激光束進行橫向偏轉，匯聚到待跟蹤運動目標上，實現實時瞄準與跟蹤，從GPUCPU異構控制器20計算出待跟蹤運動目標的位置到激光束定位與發射用時約幾納秒。
[0050]為了增大橫向偏轉后的激光的捕捉范圍，如圖3所示，本實施例中激光發射器30還包括凸透鏡33，脈沖激光器31、縱向聲光調制器321、橫向聲光調制器322和凸透鏡33依次排列;橫向偏轉后的激光穿過凸透鏡33，瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。
[0051]圖3中，脈沖激光器31、縱向聲光調制器321、橫向聲光調制器322和凸透鏡33之間的線段表示光路傳播方向。通過圖3中的激光發射器30，激光從脈沖激光器31發出后，首先經過縱向聲光調制器321進行縱向偏轉，再經過橫向聲光調制器322進行橫向偏轉，最后穿過凸透鏡33照向待跟蹤運動目標。
[0052]如圖4所示，本實施例中的激光發射器30還有另一種結構形式，聲光調制器32包括橫向聲光調制器322和縱向聲光調制器321，激光發射器30還包括凸透鏡33，脈沖激光器31、橫向聲光調制器322、縱向聲光調制器321和凸透鏡33依次排列，橫向聲光調制器322和縱向聲光調制器321分別與GPUCPU異構控制器20電連接。
[0053]圖4中，脈沖激光器31、橫向聲光調制器322、縱向聲光調制器321和凸透鏡33之間的線段表示光路傳播方向。當激光發射器30采用圖4中的結構形式時，激光從脈沖激光器31發出后，首先經過橫向聲光調制器322進行橫向偏轉，再經過縱向聲光調制器321進行縱向偏轉，最后穿過凸透鏡33照向待跟蹤運動目標。
[0054]為了便于調節激光發射器30中各個器件的位置，激光發射器30還包括凸透鏡安裝架、脈沖激光器安裝架、橫向聲光調制器安裝架和縱向聲光調制器安裝架；凸透鏡安裝架、脈沖激光器安裝架、橫向聲光調制器安裝架和縱向聲光調制器安裝架上分別設置有調節元件;通過調節元件分別調節凸透鏡33、脈沖激光器31、橫向聲光調制器322和縱向聲光調制器321的安裝位置。
[0055]本實施例中，圖像采集器10包括CMOS全景高清1080P攝像機。
[0056]本實施例中，激光發射器30還對待跟蹤運動目標進行拍攝，將拍攝的圖像傳輸回控制器20。控制器20與報警裝置相連接，控制器20對激光發射器30傳輸回的圖像進行分析，當分析得到圖像中的物體飛行速度過快，超過預設閾值時，向報警裝置發送報警指令，控制報警裝置進行報警，并且，控制器20還與后臺控制中心通信，控制器20對激光發射器30傳輸回的圖像中的物體進行定位，確定該物體的地理坐標，將該地理坐標傳輸至后臺控制中心，使后臺控制中心的工作人員實時監控上述物體的位置變化情況。
[0057]本實施例提供的激光瞄準與跟蹤設備能夠應用軍事領域和安防領域，用于預警探測、攔截、目標成像識別、直升機避障、反導精密跟瞄、無人機避障、跟蹤監控技術等。例如，利用激光發射器30瞄準并跟蹤空中飛行物體，對該物體進行拍攝，激光發射器30將拍攝的圖像傳輸回控制器20。控制器20與報警裝置相連接，控制器20對激光發射器30傳輸回的圖像進行分析，當分析得到圖像中的物體飛行速度過快，超過預設閾值時，向報警裝置發送報警指令，控制報警裝置進行報警，并且，控制器20還與后臺控制中心通信，控制器20還對激光發射器30傳輸回的圖像中的物體進行定位，確定該物體的地理坐標，將該地理坐標傳輸至后臺控制中心，使后臺控制中心的工作人員實時監控上述物體的位置變化情況。其中，飛行物體包括飛機、無人機等空中飛行器械。
[0058]又如，將激光發射器30安裝在無人機上，激光發射器30高空監拍地面移動目標，激光發射器30將拍攝的圖像傳輸回控制器20。控制器20與報警裝置相連接，控制器20對激光發射器30傳輸回的圖像進行分析，當分析得到圖像中的物體飛行速度過快，超過預設閾值時，向報警裝置發送報警指令，控制報警裝置進行報警，并且，控制器20還與后臺控制中心通信，控制器20還對激光發射器30傳輸回的圖像中的物體進行定位，確定該物體的地理坐標，將該地理坐標傳輸至后臺控制中心，使后臺控制中心的工作人員實時監控上述物體的位置變化情況。
[0059]綜上，本實施例中的激光瞄準與跟蹤設備主要具有以下有益效果:
[0060](I)軟硬件結合:本實施例中加入GPU用于對圖像進行處理，并在其中加入了運動目標與特征檢測算法。軟硬件相互結合，整個設備更加高效。
[0061](2)速度更快:本實施例中的設備采用嵌入式系統組件與圖形處理器異構計算方案(ARM+GPU)，與現有的單純ARM CPU的設備相比，本實施例中的設備的處理速度更快。本來由CPU實現的圖像處理過程換由GPU來實現，圖像經過GPU處理后僅將小規模的重要數據傳輸給CPU處理。這樣做大大解放了⑶U的工作，CPU工作起來更加高效、快速。與現有的ARM+DSP(digital signal processing，數字信號處理)處理設備相比，本實施例中的設備成本更低，處理能力更強大，能對高分辨率視頻流進行實時處理，開發難度也更低。其中的是Advanced RISC Machines，一種RISC微處理器。
[0062](3)獨特算法:本實施例中GPU處理器中的運動目標與特征檢測算法和目標跟蹤算法，相比現有方案，具有極高效率和準確度。
[0063](4)獨特硬件設計:本實施例中的設備啟動脈沖激光器發出一束激光脈沖，激光通過聲光調制器，利用聲光效應所產生的布雷格衍射的特點，實現對激光束傳播方向的控制，將光線進行縱向偏轉到指定的角度，經過第二個聲光調制器，將激光束進行橫向偏轉，匯聚在相機采集到的光場物體上，實現實時瞄準與跟蹤。
[0064]圖5示出了本實施例提供的圖像處理算法的流程示意圖，該圖像處理算法由CPU和GHJ共同執行，如圖5所示，該圖像處理算法包括:
[0065]步驟502，對當前幀圖像進行預處理，該預處理包括解碼和/或去噪；
[0066]步驟504，采用混合高斯進行背景建模，生成5-7個背景模型；
[0067]步驟506，根據5-7個背景模型對預處理后的當前幀圖像進行運動目標檢測，得到當前幀圖像中運動目標的圖像特征;其中，運動目標的圖像特征包括運動目標的圖像坐標、顏色特征和紋理特征；
[0068]步驟508，將當前幀圖像中運動目標的圖像特征進行融合，并與預先存儲的圖像特征進行匹配，根據特征匹配結果對當前幀圖像中的運動目標進行篩選，確定待跟蹤運動目標以及待跟蹤運動目標的圖像坐標；
[0069]步驟510，將待跟蹤運動目標的圖像坐標轉化為空間坐標。
[0070]圖5中所示的圖像處理算法由CPU和GPU共同執行，保證了圖像處理的準確性、快速性和魯棒性，提高了圖像處理速度，實現了運動目標位置、顏色和紋理特征的融合，實現了快速準確的描述運動目標的運動軌跡。
[0071]實施例二
[0072]圖6示出了本實用新型第二實施例提供的激光瞄準與跟蹤設備的控制方法的流程示意圖，其中，激光瞄準與跟蹤設備包括實施例一中的激光瞄準與跟蹤設備;如圖6所示，該控制方法包括:
[0073]步驟602，采用GPU與CPU結合工作，接收圖像采集器采集的環境圖像；
[0074]步驟604，根據環境圖像確定待跟蹤運動目標，以及待跟蹤運動目標的位置；
[0075]步驟606，根據待跟蹤運動目標的位置生成激光發射控制指令并傳輸至激光發射器，以使激光發射器根據激光發射控制指令瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。
[0076]本實用新型實施例中，采用GPU與CPU結合工作，首先接收環境圖像，然后根據環境圖像確定待跟蹤運動目標，以及待跟蹤運動目標的位置，最后根據待跟蹤運動目標的位置生成激光發射控制指令并傳輸至激光發射器，以使激光發射器根據激光發射控制指令瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。本實施例中，采用GHJ與CHJ結合工作，具有運算處理速度快的優點，能夠保證運動目標跟蹤的實時性。
[0077]最后應說明的是:以上所述實施例，僅為本實用新型的【具體實施方式】，用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，本實用新型的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和范圍。都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種激光瞄準與跟蹤設備，其特征在于，所述設備包括: 圖像采集器，與所述圖像采集器電連接的GPUCPU異構控制器，與所述GPUCPU異構控制器電連接的激光發射器； 所述圖像采集器用于采集環境圖像，將所述環境圖像傳輸至所述GHJCRJ異構控制器； 所述GPUCPU異構控制器采用GHJ與CPU結合工作，用于接收所述環境圖像，向所述激光發射器傳輸激光發射控制指令； 所述激光發射器用于接收所述激光發射控制指令，瞄準并跟蹤待跟蹤運動目標。2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述GRJCRJ異構控制器包括CRJ和GRJ; 所述CPU與所述圖像采集器電連接，用于接收所述環境圖像的當前幀圖像，將所述當前幀圖像傳輸給所述GHJ; 所述GPU與所述CPU電連接，用于接收所述當前幀圖像，向所述CPU發送所述當前幀圖像中運動目標的圖像特征； 所述CPU還與所述激光發射器電連接，用于接收所述當前幀圖像中運動目標的圖像特征，向所述激光發射器傳輸激光發射控制指令。3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用于固定所述圖像采集器的支架，所述圖像采集器通過螺旋結構固定在所述支架上。4.根據權利要求3所述的設備，其特征在于，所述支架上設置有高度調節旋鈕，通過所述高度調節旋鈕調節所述圖像采集器的高度。5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述激光發射器包括依次排列的脈沖激光器和聲光調制器； 所述脈沖激光器與所述GPUCPU異構控制器電連接，接收所述激光發射控制指令并發射激光； 所述聲光調制器與所述GPUCHJ異構控制器電連接，接收所述激光發射控制指令，對所述脈沖激光器發出的激光進行偏轉作用，以使所述激光瞄準并跟蹤所述待跟蹤運動目標。6.根據權利要求5所述的設備，其特征在于，所述聲光調制器包括縱向聲光調制器和橫向聲光調制器，所述脈沖激光器、所述縱向聲光調制器和所述橫向聲光調制器依次排列，所述縱向聲光調制器和所述橫向聲光調制器分別與所述GPUCPU異構控制器電連接； 所述縱向聲光調制器接收所述激光發射控制指令，將所述脈沖激光器發出的激光縱向偏轉至所述橫向聲光調制器； 所述橫向聲光調制器接收所述激光發射控制指令，對所述縱向偏轉后的激光進行橫向偏轉，以使所述橫向偏轉后的激光瞄準并跟蹤所述待跟蹤運動目標。7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，所述激光發射器還包括凸透鏡，所述脈沖激光器、所述縱向聲光調制器、所述橫向聲光調制器和所述凸透鏡依次排列； 所述橫向偏轉后的激光穿過所述凸透鏡，瞄準并跟蹤所述待跟蹤運動目標。8.根據權利要求5所述的設備，其特征在于，所述聲光調制器包括橫向聲光調制器和縱向聲光調制器，所述激光發射器還包括凸透鏡，所述脈沖激光器、所述橫向聲光調制器、所述縱向聲光調制器和所述凸透鏡依次排列，所述橫向聲光調制器和所述縱向聲光調制器分別與所述GHJCPU異構控制器電連接。9.根據權利要求7所述的設備，其特征在于，所述激光發射器還包括凸透鏡安裝架、脈沖激光器安裝架、橫向聲光調制器安裝架和縱向聲光調制器安裝架； 所述凸透鏡安裝架、所述脈沖激光器安裝架、所述橫向聲光調制器安裝架和所述縱向聲光調制器安裝架上分別設置有調節元件； 通過所述調節元件分別調節所述凸透鏡、所述脈沖激光器、所述橫向聲光調制器和所述縱向聲光調制器的安裝位置。10.根據權利要求1至9任一項所述的設備，其特征在于，所述圖像采集器包括CMOS全景1?清1080P攝像機ο
【文檔編號】G06T7/20GK205486308SQ201620163272
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月3日
【發明人】馬兆遠, 王路
【申請人】北京志光伯元科技有限公司