專利名稱：一種雙路光標實時測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及針對視頻檢測目標并進行圖像處理的技術，具體地說是一種雙路光標 實時測量裝置。
背景技術：
視頻目標的檢測是圖像處理技術中較熱門的一個領域。近年來各種視頻檢測技術 層出不窮，這些新技術被有效的應用到若干視頻圖像處理系統中。這些技術主要是利用某 個波段的傳感器，對待測目標進行成像測量，他們都有一個共同特點就是由單一通道構成， 整個通道主要由光學系統，傳感器，信號處理單元組成。一般來說，目標實時測量系統的基 礎是針對可分辨的光標進行實時采集和坐標結算，通常采用單一通路視頻信號輸入，作為 目標圖像進行測量并進行圖像處理，環境適應性差，無法保證優化有效數據、得到準確可靠 的信息以做出及時正確決策的目的，光學目標實時測量的可靠性不夠理想而且系統的穩定 性也有待提高，在目標測量系統出現錯誤判斷時需要人為加以干預，使用的復雜程度較高， 測量裝置的智能型，不適合作為通用模塊被廣泛應用到各種需要對光學目標進行實時坐標 測量與定位的系統中，影響了該技術的應用范圍。
發明內容
針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種提高 光學目標測量的可靠性和穩定性，環境適應性強，增強數據可信度，使用更加方便簡捷，可 以作為通用模塊被廣泛應用在各種需要對光學目標進行實時坐標測量與定位的系統中的 雙路光標實時測量裝置。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是本發明一種雙路光標實時測量裝置包括主控制模塊、視頻圖像信號處理模塊以 及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數據進行前置 預處理后接至主控制模塊；主控制模塊對第一、二 A/D轉換器轉換的輸出信號進行邏輯運 算、數據融合，將融合后的結果在主控制模塊的控制下經視頻輸出模塊輸出至后級數據采
集裝直ο所述主控制模塊包括邏輯運算模塊和判斷與決策模塊，其中邏輯運算模塊具有第 一、二現場可編程邏輯器件和第一、二數據存儲器，判斷與決策模塊通過并行數據總線分別 與第一、二現場可編程邏輯器件進行通訊連接，邏輯運算模塊的控制信號通過數據線傳輸 至第一、二現場可編程邏輯器件；邏輯運算模塊通過數據線將目標的特征信息傳輸給第一、 二數據存儲器；判斷與決策模塊通過數據線提取第一、二數據存儲器的目標特征信息進行 數據融合、特征判斷后在第一、二現場可編程邏輯器件和判斷與決策模塊的控制下送至視 頻輸出模塊。所述第一、二路視頻前置處理器具有第一、二路視頻前置處理器、第一、二 A/D轉 換器轉換以及第一、二數字濾波器，分別接收第一、二路視頻輸入圖像數據，第一、二路視頻前置處理器的輸出端分別經第一、二 A/D轉換器轉換后，再經第一、二數字濾波器濾波后輸 出至主控制模塊。所述視頻輸出模塊具有視頻合成電路、D/A變換器及運算放大器，其中視頻合成電 路接收主控制模塊中第一、二現場可編程邏輯器件產生的視頻信號和判斷與決策模塊將第 一、二路視頻輸入信號進行融合后的信號，進行疊加后經D/A變換器輸出至運算放大器，再 由運算放大器輸出給后級數據采集裝置。所述第一、二路視頻輸入圖像數據采用面陣CCD攝像機拍攝得到。本發明具有以下有益效果及優點1.本發明由于采用雙路視頻圖像數據做為信號輸入，對雙路視頻圖像數據進行特 征信息的判斷與決策，能夠得到穩定、正確的信號，因此可以應用于各種對光學目標進行實 時坐標測量與定位的視頻系統中。2.本發明有利于更加可靠的、穩定的跟蹤光學目標，有效地解決了對光學目標在 復雜環境下的實時測量及處理問題。3.本發明可以作為通用模塊集成于各種應用目標跟蹤的大型設備中，降低產品成 本。4.本發明具有比較完整的自我功能檢測模塊，可以在使用之前方便快捷的檢測各 項功能是否正常。
圖1為本發明電路結構示意圖。
具體實施例方式下面通過結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖1所示，本發明雙路光標實時測量裝置包括主控制模塊、視頻圖像信號處理 模塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數據進 行前置預處理后接至主控制模塊；主控制模塊對第一、二 A/D轉換器轉換的輸出信號進行 邏輯運算、數據融合，將融合后的結果在主控制模塊的控制下經視頻輸出模塊輸出至后級 數據采集裝置。所述主控制模塊包括邏輯運算模塊和判斷與決策模塊，其中邏輯運算模塊具有第 一、二現場可編程邏輯器件和第一、二數據存儲器，判斷與決策模塊通過并行數據總線分別 與第一、二現場可編程邏輯器件進行通訊連接，邏輯運算模塊的控制信號通過數據線傳輸 至第一、二現場可編程邏輯器件；邏輯運算模塊通過數據線將目標的特征信息傳輸給第一、 二數據存儲器；判斷與決策模塊通過數據線提取第一、二數據存儲器的目標特征信息進行 數據融合、特征判斷后在第一、二現場可編程邏輯器件和判斷與決策模塊的控制下送至視 頻輸出模塊。所述第一、二路視頻前置處理器具有第一、二路視頻前置處理器、第一、二 A/D轉 換器轉換以及第一、二數字濾波器，分別接收第一、二路視頻輸入圖像數據，第一、二路視頻 前置處理器的輸出端分別經第一、二 A/D轉換器轉換后，再經第一、二數字濾波器濾波后輸 出至主控制模塊。
所述視頻輸出模塊具有視頻合成電路、D/A變換器及運算放大器，其中視頻合成電 路接收主控制模塊中第一、二現場可編程邏輯器件產生的視頻信號和判斷與決策模塊將第 一、二路視頻輸入信號進行融合后的信號，進行疊加后經D/A變換器輸出至運算放大器，再 由運算放大器輸出給后級數據采集裝置。所述第一、二路視頻輸入圖像數據采用面陣CCD攝像機拍攝得到。本實施例中判斷與決策模塊采用DSP (TMS320)。本發明兩路視頻輸入圖像數據采用面陣CCD攝像機(本實施例采用0K_AC1300) 拍攝，由于本發明采用對目標進行灰度信息提取并量化處理，所以只需采用黑白攝像機即 可滿足要求，而且可以大大降低產品成本，以CXD為核心的視覺傳感器必須水平放置在平 穩的防震平臺或者大型測量用三角架上，使光學鏡頭正對被測目標，由于鏡頭工作焦距較 長，物距遠大于焦距，故可忽略畸變影響。圖1中可以看出，主控制模塊的信號源來自兩路視覺傳感器，它們先經數字濾波 電路消除雜波，再分別量化處理后并行輸出，主控制模塊(MCU)中的判斷與控制模塊通過 16位并行數據總線分別與第一、二現場可編程邏輯器件實時通訊進行數據交互，通過控制 信號線向第一、二現場可編程邏輯器件發送指令，對第一、二現場可編程邏輯器件內的邏輯 運算單元進行初始化并協調、同步，控制整個主控制模塊的工作；主控制模塊實時解算出兩 路視頻目標坐標位置，并根據圖像的形狀、灰度等特征信息經過融合處理后輸出實際目標 測量結果。所述融合處理是按時序同時采集第一、二路的視頻輸入信號，然后分別獲得每幀 視頻信號的特征信息，其中包括形狀、灰度及分布均勻度等信息；然后根據先驗目標模板進 行比對甄別，在符合最優相似度的準則下加以自動分析、綜合以完成所需的決策和評估任 務，同時輸出一路信號作為可信信號，達到優化有效數據、得到準確可靠的信息以做出及時 正確決策的目的。第一、二現場可編程邏輯器件可以根據從第一、二路視頻輸入信號中分離出的場 和行信號，分別以時鐘信號和行信號作為計數基準單位信號，在場信號周期中進行運算，將 運算得到的目標信號特征分量實時輸入至數據存儲器即第一、二存儲器，以便于主控制模 塊解算出目標位置并輸出目標坐標。本發明裝置的工作過程如下裝置上電后，進行初始化，同時第一、二現場可編程邏輯器件(FPGA)載入設于外 部的在程序存儲器(本實施例采用EPC2L120)中預先編制好的程序，并按程序要求配置好 FPGA內部邏輯。兩個高分辨率的面陣CCD攝像機捕獲到目標后，將視頻圖像數據分別輸入給視頻 圖像前置處理模塊，該模塊中的第一、二路視頻前置處理器先將視頻圖像數據進行濾波處 理，消除串擾噪音，然后再輸出給第一、二 A/D轉換器，將模擬視頻圖像數據轉化為12位數 字信號，并行輸出給主控制模塊中的第一、二 FPGA。第一、二 FPGA中的邏輯運算模塊根據接收到的數字視頻圖像數據，以視頻分離器 產生的行、場信號為同步(本實施例采用EL4581)計算出被測目標的空間位置，由判斷與決 策模塊統計被測目標的灰度和形狀等特征信息，分別將空間位置和特征信息存儲于數據暫 存單元即第一、二存儲器中。
判斷與決策模塊將兩路視頻中被測目標的灰度分布、形態等信息分別與前幾場暫 存數據進行比較，從而甄別出與被測目標最匹配的一路視頻圖像數據，將此路視頻圖像數 據作為真實有效的被測目標記錄下來。由第一、二 FPGA分別通過時鐘計數、行計數的方法，在后級裝置的監視器指定的 位置生成有關被測目標空間位置信息的字符，這一路字符信號在視頻信號輸出模塊的視頻 合成電路中與原始視頻圖像數據疊加，再輸入到D/A變換器，經運算放大器AD811進行信號 放大，以增加負載能力，最后輸出給后級監視器系統以實時顯示目標狀態。本發明在主控制模塊中設計了完整的自我檢測功能，能夠在使用之前方便快捷的 檢測整個裝置的各項功能是否正常。
權利要求
1.一種雙路光標實時測量裝置，其特征在于包括主控制模塊、視頻圖像信號處理模 塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數據進行 前置預處理后接至主控制模塊；主控制模塊對第一、二 A/D轉換器轉換的輸出信號進行邏 輯運算、數據融合，將融合后的結果在主控制模塊的控制下經視頻輸出模塊輸出至后級數 據采集裝置。
2.按權利要求1所述的雙路光標實時測量裝置，其特征在于所述主控制模塊包括邏 輯運算模塊和判斷與決策模塊，其中邏輯運算模塊具有第一、二現場可編程邏輯器件和第 一、二數據存儲器，判斷與決策模塊通過并行數據總線分別與第一、二現場可編程邏輯器件 進行通訊連接，邏輯運算模塊的控制信號通過數據線傳輸至第一、二現場可編程邏輯器件; 邏輯運算模塊通過數據線將目標的特征信息傳輸給第一、二數據存儲器；判斷與決策模塊 通過數據線提取第一、二數據存儲器的目標特征信息進行數據融合、特征判斷后在第一、二 現場可編程邏輯器件和判斷與決策模塊的控制下送至視頻輸出模塊。
3.按權利要求2所述的雙路光標實時測量裝置，其特征在于所述第一、二路視頻前置處理器具有第一、二路視頻前置處理器、第一、二 A/D轉換器 轉換以及第一、二數字濾波器，分別接收第一、二路視頻輸入圖像數據，第一、二路視頻前置 處理器的輸出端分別經第一、二 A/D轉換器轉換后，再經第一、二數字濾波器濾波后輸出至 主控制模塊。
4.按權利要求2所述的雙路光標實時測量裝置，其特征在于所述視頻輸出模塊具有 視頻合成電路、D/A變換器及運算放大器，其中視頻合成電路接收主控制模塊中第一、二現 場可編程邏輯器件產生的視頻信號和判斷與決策模塊將第一、二路視頻輸入信號進行融合 后的信號，進行疊加后經D/A變換器輸出至運算放大器，再由運算放大器輸出給后級數據 采集裝置。
5.按權利要求1所述的雙路光標實時測量裝置，其特征在于所述第一、二路視頻輸入 圖像數據采用面陣CCD攝像機拍攝得到。
全文摘要
本發明涉及一種雙路光標實時測量裝置，包括主控制模塊、視頻圖像信號處理模塊以及視頻輸出模塊，其中視頻圖像信號處理模塊接收第一、二路視頻輸入圖像數據進行前置預處理后接至主控制模塊；主控制模塊對第一、二A/D轉換器轉換的輸出信號進行邏輯運算、數據融合，將融合后的結果在主控制模塊的控制下經視頻輸出模塊輸出至后級數據采集裝置。本發明采用雙路視頻圖像數據做為信號輸入，對雙路視頻圖像數據進行特征信息的判斷與決策，能夠得到穩定、正確的信號，可以應用于各種對光學目標進行實時坐標測量與定位的視頻系統中，有效地解決了對光學目標在復雜環境下的實時測量及處理問題。
文檔編號G01C11/36GK102095413SQ20091022067
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者佟新鑫, 楊光宇, 栗霄峰, 王玉良 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所
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