[发明专利]一种空中远距离目标跟拍系统和方法

说明书

本发明公开了一种空中远距离目标跟拍系统和方法。系统包括至少三座基站，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。基站初始化后开始探测目标，在跟踪目标成功后同时调整两个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，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。本发明能够迅速探测并稳定跟踪空中远距离目标，清晰拍摄目标的飞行姿态。

技术领域

本发明属于目标跟拍技术领域，特别涉及了一种空中远距离目标跟拍系统和方法。

背景技术

利用摄像机对空中远距离目标进行跟拍时，如果摄像机焦距较大，则容易丢失目标，如果摄像机焦距较小，则难以清晰拍摄目标的飞行姿态；如果由人手持摄像设备进行拍摄，容易出现画面抖动的现象，拍摄效果难以保证，所以需要一种装置自动实现对空中目标的跟拍。

现有的对空中目标的自动跟拍装置只采用单个摄像头，由于存在云层，太阳等背景物体的干扰，极易丢失目标；同时，由于单个摄像头监控的空间区域较小，难以迅速地捕捉出现的目标；并且由于摄像头的焦距无法动态地调整至合理范围，所以无法清晰拍摄目标运动时的画面。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种空中远距离目标跟拍系统和方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种空中远距离目标跟拍系统，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

基于上述空中远距离目标跟拍系统的空中远距离目标跟拍方法，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。

进一步地，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；