[发明专利]一种空中远距离目标跟拍系统和方法

权利要求书

1.一种空中远距离目标跟拍系统，其特征在于，包括至少三座基站，每座基站包括基座以及设置在基座内的工控机和显示屏，基座顶部设有分别与所述工控机连接的无线通讯模块、GPS授时定位模块、跟踪摄像头、跟拍摄像头和云台，所述跟踪摄像头和跟拍摄像头并排固定于云台上并且保持光轴平行；系统利用无线通讯模块建立无线通讯网络，并利用该网络共享目标信息；系统利用GPS授时定位模块进行时间同步，确保各基站同步拍摄目标跟踪图像；系统利用GPS授时定位模块获取各基站的空间位置；通过云台转动带动跟踪摄像头、跟拍摄像头始终对准移动的目标；跟踪摄像头的图像输出接口与工控机连接，将跟踪图像输入工控机进行处理；跟拍摄像头的图像输出接口与显示屏连接，将跟拍图像直接在显示屏上显示。

2.根据权利要求1所述空中远距离目标跟拍系统，其特征在于，基站沿顺光方向面对目标空域，并呈环形分布，相邻基站间隔20米以上。

3.根据权利要求1所述空中远距离目标跟拍系统，其特征在于，基站中的工控机通过跟踪摄像头和跟拍摄像头的控制接口获取和调整摄像头的焦距；所述跟踪摄像头拍摄目标在大视场下的图像，防止目标丢失；所述跟拍摄像头拍摄目标在小视场下的图像，获取目标清晰的画面。

4.根据权利要求1所述空中远距离目标跟拍系统，其特征在于，基站中的工控机通过云台的控制接口获取和调整云台的角度。

5.基于权利要求1所述空中远距离目标跟拍系统的空中远距离目标跟拍方法，其特征在于，基站初始化后开始探测目标，在跟踪目标成功后同时调整跟踪摄像头和跟拍摄像头的焦距并向系统广播目标的空间位置，所有基站进入跟踪状态后共享目标信息，基站利用三组目标成像信息确定目标具体的空间位置，预测目标下一时刻位置并提前调整云台角度，基站动态调整跟拍摄像头的焦距，使目标在跟拍画面内始终占据中心区域。

6.根据权利要求5所述空中远距离目标跟拍方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)系统开机工作后，各基站跟踪摄像头、跟拍摄像头的焦距同时初始化到默认值f₀；初始化云台角度，使跟踪摄像头、跟拍摄像头对准目标空域；基站间建立稳定的无线通讯网络；

(2)某座基站探测到目标后，调整云台角度，使目标成像在图像中心区域，该基站进入跟踪状态；基站估算目标距离和目标空间位置，计算跟踪摄像头理想的焦距值f₁，将跟踪摄像头、跟拍摄像头的焦距同时调整至f₁；同时基站向系统广播目标的空间位置，其他基站据此调整云台的角度，发现目标后进入跟踪状态；

(3)整个系统进入跟踪状态后，各基站定时、同步向其他基站广播目标的成像信息，各基站利用三组目标成像信息计算目标具体的空间位置；

(4)各基站采用卡尔曼滤波与轨迹拟合相结合的位置预测方法，预测目标下一时刻的位置，提前调整云台以保证目标在下一帧中成像在图像中心区域；

(5)各基站计算跟拍摄像头理想的焦距值f₂，并将跟拍摄像头的焦距逐步调整至f₂，根据目标距离的变化，动态调整跟拍摄像头的焦距，使目标在拍摄画面内始终占据1/4的中心区域。