专利名称：一种双路光标实时测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及针对视频检测目标并进行图像处理的技术，具体地说是一种双路 光标实时测量装置。
背景技术：
视频目标的检测是图像处理技术中较热门的一个领域。近年来各种视频检测技术 层出不穷，这些新技术被有效的应用到若干视频图像处理系统中。这些技术主要是利用某 个波段的传感器，对待测目标进行成像测量，他们都有一个共同特点就是由单一通道构成， 整个通道主要由光学系统，传感器，信号处理单元组成。一般来说，目标实时测量系统的基 础是针对可分辨的光标进行实时采集和坐标结算，通常采用单一通路视频信号输入，作为 目标图像进行测量并进行图像处理，环境适应性差，无法保证优化有效数据、得到准确可靠 的信息以做出及时正确决策的目的，光学目标实时测量的可靠性不够理想而且系统的稳定 性也有待提高，在目标测量系统出现错误判断时需要人为加以干预，使用的复杂程度较高， 测量装置的智能型，不适合作为通用模块被广泛应用到各种需要对光学目标进行实时坐标 测量与定位的系统中，影响了该技术的应用范围。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种 提高光学目标测量的可靠性和稳定性，环境适应性强，增强数据可信度，使用更加方便简 捷，可以作为通用模块被广泛应用在各种需要对光学目标进行实时坐标测量与定位的系统 中的双路光标实时测量装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是本实用新型一种双路光标实时测量装置包括主控制模块、视频图像信号处理模 块以及视频输出模块，其中视频图像信号处理模块接收第一、二路视频输入图像数据进行 前置预处理后接至主控制模块；主控制模块对第一、二 A/D转换器转换的输出信号进行逻 辑运算、数据融合，将融合后的结果在主控制模块的控制下经视频输出模块输出至后级数 据采集装置。所述主控制模块包括逻辑运算模块和判断与决策模块，其中逻辑运算模块具有第 一、二现场可编程逻辑器件和第一、二数据存储器，判断与决策模块通过并行数据总线分别 与第一、二现场可编程逻辑器件进行通讯连接，逻辑运算模块的控制信号通过数据线传输 至第一、二现场可编程逻辑器件；逻辑运算模块通过数据线将目标的特征信息传输给第一、 二数据存储器；判断与决策模块通过数据线提取第一、二数据存储器的目标特征信息进行 数据融合、特征判断后在第一、二现场可编程逻辑器件和判断与决策模块的控制下送至视 频输出模块。所述第一、二路视频前置处理器具有第一、二路视频前置处理器、第一、二 A/D转 换器转换以及第一、二数字滤波器，分别接收第一、二路视频输入图像数据，第一、二路视频前置处理器的输出端分别经第一、二 A/D转换器转换后，再经第一、二数字滤波器滤波后输出至主控制模块。所述视频输出模块具有视频合成电路、D/A变换器及运算放大器，其中视频合成电路接收主控制模块中第一、二现场可编程逻辑器件产生的视频信号和判断与决策模块将第 一、二路视频输入信号进行融合后的信号，进行叠加后经D/A变换器输出至运算放大器，再 由运算放大器输出给后级数据采集装置。所述第一、二路视频输入图像数据采用面阵CCD摄像机拍摄得到。本实用新型具有以下有益效果及优点1.本实用新型由于采用双路视频图像数据做为信号输入，对双路视频图像数据进行特征信息的判断与决策，能够得到稳定、正确的信号，因此可以应用于各种对光学目标进 行实时坐标测量与定位的视频系统中。2.本实用新型有利于更加可靠的、稳定的跟踪光学目标，有效地解决了对光学目标在复杂环境下的实时测量及处理问题。3.本实用新型可以作为通用模块集成于各种应用目标跟踪的大型设备中，降低产品成本。4.本实用新型具有比较完整的自我功能检测模块，可以在使用之前方便快捷的检 测各项功能是否正常。
图1为本实用新型电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本实用新型双路光标实时测量装置包括主控制模块、视频图像信号 处理模块以及视频输出模块，其中视频图像信号处理模块接收第一、二路视频输入图像数 据进行前置预处理后接至主控制模块；主控制模块对第一、二 A/D转换器转换的输出信号 进行逻辑运算、数据融合，将融合后的结果在主控制模块的控制下经视频输出模块输出至 后级数据采集装置。所述主控制模块包括逻辑运算模块和判断与决策模块，其中逻辑运算模块具有第 一、二现场可编程逻辑器件和第一、二数据存储器，判断与决策模块通过并行数据总线分别 与第一、二现场可编程逻辑器件进行通讯连接，逻辑运算模块的控制信号通过数据线传输 至第一、二现场可编程逻辑器件；逻辑运算模块通过数据线将目标的特征信息传输给第一、 二数据存储器；判断与决策模块通过数据线提取第一、二数据存储器的目标特征信息进行 数据融合、特征判断后在第一、二现场可编程逻辑器件和判断与决策模块的控制下送至视 频输出模块。所述第一、二路视频前置处理器具有第一、二路视频前置处理器、第一、二 A/D转 换器转换以及第一、二数字滤波器，分别接收第一、二路视频输入图像数据，第一、二路视频 前置处理器的输出端分别经第一、二 A/D转换器转换后，再经第一、二数字滤波器滤波后输 出至主控制模块。[0020]所述视频输出模块具有视频合成电路、D/A变换器及运算放大器，其中视频合成电 路接收主控制模块中第一、二现场可编程逻辑器件产生的视频信号和判断与决策模块将第 一、二路视频输入信号进行融合后的信号，进行叠加后经D/A变换器输出至运算放大器，再 由运算放大器输出给后级数据采集装置。所述第一、二路视频输入图像数据采用面阵CCD摄像机拍摄得到。本实施例中判断与决策模块采用DSP (TMS320)。本实用新型两路视频输入图像数据采用面阵CCD摄像机(本实施例采用0K_ AC1300)拍摄，由于本实用新型采用对目标进行灰度信息提取并量化处理，所以只需采用黑 白摄像机即可满足要求，而且可以大大降低产品成本，以CCD为核心的视觉传感器必须水 平放置在平稳的防震平台或者大型测量用三角架上，使光学镜头正对被测目标，由于镜头 工作焦距较长，物距远大于焦距，故可忽略畸变影响。图1中可以看出，主控制模块的信号源来自两路视觉传感器，它们先经数字滤波 电路消除杂波，再分别量化处理后并行输出，主控制模块(MCU)中的判断与控制模块通过 16位并行数据总线分别与第一、二现场可编程逻辑器件实时通讯进行数据交互，通过控制 信号线向第一、二现场可编程逻辑器件发送指令，对第一、二现场可编程逻辑器件内的逻辑 运算单元进行初始化并协调、同步，控制整个主控制模块的工作；主控制模块实时解算出两 路视频目标坐标位置，并根据图像的形状、灰度等特征信息经过融合处理后输出实际目标 测量结果。所述融合处理是按时序同时采集第一、二路的视频输入信号，然后分别获得每帧 视频信号的特征信息，其中包括形状、灰度及分布均勻度等信息；然后根据先验目标模板进 行比对甄别，在符合最优相似度的准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和评估任 务，同时输出一路信号作为可信信号，达到优化有效数据、得到准确可靠的信息以做出及时 正确决策的目的。第一、二现场可编程逻辑器件可以根据从第一、二路视频输入信号中分离出的场 和行信号，分别以时钟信号和行信号作为计数基准单位信号，在场信号周期中进行运算，将 运算得到的目标信号特征分量实时输入至数据存储器即第一、二存储器，以便于主控制模 块解算出目标位置并输出目标坐标。本实用新型的工作过程如下装置上电后，进行初始化，同时第一、二现场可编程逻辑器件(FPGA)载入设于外 部的在程序存储器(本实施例采用EPC2L120)中预先编制好的程序，并按程序要求配置好 FPGA内部逻辑。两个高分辨率的面阵CCD摄像机捕获到目标后，将视频图像数据分别输入给视频 图像前置处理模块，该模块中的第一、二路视频前置处理器先将视频图像数据进行滤波处 理，消除串扰噪音，然后再输出给第一、二 A/D转换器，将模拟视频图像数据转化为12位数 字信号，并行输出给主控制模块中的第一、二 FPGA。第一、二 FPGA中的逻辑运算模块根据接收到的数字视频图像数据，以视频分离器 产生的行、场信号为同步(本实施例采用EL4581)计算出被测目标的空间位置，由判断与决 策模块统计被测目标的灰度和形状等特征信息，分别将空间位置和特征信息存储于数据暂 存单元即第一、二存储器中。[0031]判断与决策模块将两路视频中被测目标的灰度分布、形态等信息分别与前几场暂 存数据进行比较，从而甄别出与被测目标最匹配的一路视频图像数据，将此路视频图像数 据作为真实有效的被测目标记录下来。由第一、二 FPGA分别通过时钟计数、行计数的方法，在后级装置的监视器指定的 位置生成有关被测目标空间位置信息的字符，这一路字符信号在视频信号输出模块的视频 合成电路中与原始视频图像数据叠加，再输入到D/A变换器，经运算放大器AD811进行信号 放大，以增加负载能力，最后输出给后级监视器系统以实时显示目标状态。本实用新型在主控制模块中设计了完整的自我检测功能，能够在使用之前方便快捷的检测整个装置的各项功能是否正常。
权利要求一种双路光标实时测量装置，其特征在于包括主控制模块、视频图像信号处理模块以及视频输出模块，其中视频图像信号处理模块接收第一、二路视频输入图像数据进行前置预处理后接至主控制模块；主控制模块对第一、二A/D转换器转换的输出信号进行逻辑运算、数据融合，将融合后的结果在主控制模块的控制下经视频输出模块输出至后级数据采集装置。
2.按权利要求1所述的双路光标实时测量装置，其特征在于所述主控制模块包括逻 辑运算模块和判断与决策模块，其中逻辑运算模块具有第一、二现场可编程逻辑器件和第 一、二数据存储器，判断与决策模块通过并行数据总线分别与第一、二现场可编程逻辑器件 进行通讯连接，逻辑运算模块的控制信号通过数据线传输至第一、二现场可编程逻辑器件； 逻辑运算模块通过数据线将目标的特征信息传输给第一、二数据存储器；判断与决策模块 通过数据线提取第一、二数据存储器的目标特征信息进行数据融合、特征判断后在第一、二 现场可编程逻辑器件和判断与决策模块的控制下送至视频输出模块。
3.按权利要求2所述的双路光标实时测量装置，其特征在于所述第一、二路视频前置处理器具有第一、二路视频前置处理器、第一、二 A/D转换器 转换以及第一、二数字滤波器，分别接收第一、二路视频输入图像数据，第一、二路视频前置 处理器的输出端分别经第一、二 A/D转换器转换后，再经第一、二数字滤波器滤波后输出至 主控制模块。
4.按权利要求2所述的双路光标实时测量装置，其特征在于所述视频输出模块具有 视频合成电路、D/A变换器及运算放大器，其中视频合成电路接收主控制模块中第一、二现 场可编程逻辑器件产生的视频信号和判断与决策模块将第一、二路视频输入信号进行融合 后的信号，进行叠加后经D/A变换器输出至运算放大器，再由运算放大器输出给后级数据 采集装置。
5.按权利要求1所述的双路光标实时测量装置，其特征在于所述第一、二路视频输入 图像数据采用面阵CCD摄像机拍摄得到。
专利摘要本实用新型涉及一种双路光标实时测量装置，包括主控制模块、视频图像信号处理模块以及视频输出模块，其中视频图像信号处理模块接收第一、二路视频输入图像数据进行前置预处理后接至主控制模块；主控制模块对第一、二A/D转换器转换的输出信号进行逻辑运算、数据融合，将融合后的结果在主控制模块的控制下经视频输出模块输出至后级数据采集装置。本实用新型采用双路视频图像数据做为信号输入，对双路视频图像数据进行特征信息的判断与决策，能够得到稳定、正确的信号，可以应用于各种对光学目标进行实时坐标测量与定位的视频系统中，有效地解决了对光学目标在复杂环境下的实时测量及处理问题。
文档编号G01B11/00GK201555584SQ200920287609
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者宫俊玲, 朱丹, 栗霄峰, 王旭 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所