[发明专利]用于高速飞行目标观测的相机触发和图像传输方法和装置

说明书

本发明提供了一种用于高速飞行目标观测的高速相机精确触发和高速图像传输装置，其特征在于：包括高速视频记录系统、声压信号采集处理系统和无线图像传输模块三部分；高速视频记录系统包括高速视频相机、高速存储装置和主控计算机三部分，声压信号采集处理系统包括声音采集和调理、模拟放大、A/D转换和单片机处理器四个子系统，单片机子系统采用两个RS‑422接口，与高速视频记录系统中的高速视频相机和主控计算机分别相连接。

技术领域

本发明涉及一种用于高速飞行目标观测的相机触发和图像传输方法及装置，尤其涉及一种高速相机精确触发和高速图像准实时传输方法和装置。

背景技术

随着现代科学技术的飞速发展，武器装备也在不断更新，武器装备的更新就对相应的武器装备试验和观测技术提出了更高的要求。高速飞行目标是一类典型被观测目标，对其飞行状态的观测对于鉴定和评估目标性能起着十分关键的作用，是目标测量任务的核心内容之一。高速图像摄录测量设备是一类典型的高速飞行目标观测设备，我们需要其能够实现鉴定武器系统的射击或制导精度、记录遭遇实况、测量起爆时刻等具体任务。由于飞行目标的高速性、机动性以及观测环境的恶劣等不利因素的制约，均要求高速图像摄录测量设备必须具备对快速飞行目标典型飞行时刻的检测能力。因此，研究实现高速相机精确触发和高速图像准实时传输技术，具有典型的实际应用价值。

发明内容

本发明主要从高速图像触发技术和传输技术两个方面入手，实现对高速飞行目标关键图像的摄录与传输。

与常速摄像相比，高速摄像机所采集的数据量十分庞大，实时图像压缩率低。为降低高速图像存储难度，同时节约存储成本和方便海量数据检索，在无人值守环境下的精确自动触发是高速摄像首先必须考虑的问题。常用的高速摄像自动触发方式包括图像识别触发和外界信息触发，其中图像识别触发利用摄像机视场内图像发生变化的原理达到触发目的，多适用于静止场景发生突变时的情况。这种方式误触发率较高，不能满足外部环境使用要求。常用的基于外界信息的触发手段为雷达触发、红外触发以及声触发等，其中声触发方式实现最为简便，且可靠性较高。

本发明的装置包括高速视频记录系统、声压信号采集处理系统和无线图像传输模块三部分，其中，高速视频记录系统包括高速视频相机、高速存储装置和主控计算机三部分，其中高速视频相机的输出接口为CoaXPress接口，通过同轴电缆与高速存储装置相连接，高速存储装置采用固态硬盘阵列来实现，高速存储装置通过PCI-E总线与主控计算机相连接，主控计算机通过HDMI线与无线图像传输模块相连接。声压信号采集处理系统包括声音采集和调理、模拟放大、A/D转换和单片机处理器四个子系统，其中，声音采集和调理子系统与模拟放大子系统相连接，声音信号经过声音采集和调理子系统后，进入模拟放大子系统，模拟放大子系统的输出信号进入A/D转换子系统，A/D转换子系统与单片机子系统相连接，A/D转换子系统的输出信号进入单片机子系统，单片机子系统采用两个RS-422接口，与高速视频记录系统中的高速视频相机和主控计算机分别相连接。

高速视频相机又称为高速摄像机或者高速相机。

本发明基于声压信号来对高速摄像机进行触发。声压触发利用高速飞行目标所产生的远远大于背景环境噪声的声音压强信号来实现触发。声压触发方法采用均方根值算法来消除环境噪声和尖峰引起的误触发。均方根值算法通过计算一组数据的总声压来实现，P_i为单次测量得到的声压，n为一组测量数据的数目，于是其平均声压即为平均声压级为其中L_i＝20lg(P_i/P_a)为单次实测声压级，总声压级L＝20lgP＝L_a+20lgn。