一种提高视频跟踪系统数据率的方法和所用装置.pdf

本发明公开一种提高视频跟踪系统数据率的方法和所用装置。其方法是：外界景物先经过前物镜形成一束平行光，所述平行光再经一与其成45°角安装的半反射镜得到另两路相同的折射平行光和反射平行光，其中折射平行光经镜组汇聚投射到摄象机的靶面上，反射平行光经一与其成45°角安装的全反射镜反射后再经镜组汇聚投射到摄象机的靶面上；所述两台摄象机同步时序相差半个场周期，场周期相同；它们输出的视频信号经视频跟踪器处理后得到目标的脱靶量，视频跟踪器输出的脱靶量送入伺服系统，完成对目标的跟踪。本发明构造的视频跟踪系统能获得两倍目标脱靶量输出的数据率，达到提高跟踪系统的跟踪性能之目的。

1.  一种提高视频跟踪系统数据率的方法，其特征在于：外界景物先经过前物镜(I)形成一束平行光(A)，所述平行光(A)再经一与其成45°角安装的半反射镜(II)得到另两路相同的平行光(B)和平行光(C)，其中平行光(C)为折射平行光，第一经镜组(III)汇聚投射到摄象机(1)的靶面上，平行光(B)为反射平行光，经一与其成45°角安装的全反射镜(IV)反射后再经镜组(V)汇聚投射到摄象机(2)的靶面上；所述两台摄象机同步时序相差半个场周期，场周期相同；它们输出的视频信号经视频跟踪器处理后得到目标的脱靶量，视频跟踪器输出的脱靶量送入伺服系统，完成对目标的跟踪。

2.  根据权利要求1所述提高视频跟踪系统数据率的方法，其特征在于：其中所述视频跟踪器具有两个视频信号输入端，可同时处理两路视频信号；视频跟踪器对两路视频信号处理后解算出目标的脱靶量，脱靶量送伺服系统，完成对目标的跟踪。

3.  根据权利要求1所述提高视频跟踪系统数据率的方法，其特征在于：其中所述摄象机可以为两台采用外同步方式工作的摄象机，完成图象的光电转换。

4.  根据权利要求3所述提高视频跟踪系统数据率的方法，其特征在于：所述两台摄象机的光轴互相平行。

5.  根据权利要求1所述提高视频跟踪系统数据率的方法，其特征在于：所述摄象机亦可以采用一台内同步方式摄象机，从该摄象机输出的视频信号中分离出同步信号，再延迟半个场周期后形成一路同步信号同步另一台外同步方式的摄象机。

6.  按照权利要求1所述视频跟踪系统，其特征在于：所述半反射镜(II)为一分光镜，完成把平行光(A)分成两束能量相等的平行光(B)和(C)的功能。

7.  一种提高视频跟踪系统数据率的方法所用光学装置，其特征在于：包括前物镜(I)，安装一半反射镜(II)与所述前物镜(I)产生的平行光(A)成45°角，经半反射镜(II)分成两组平行光，分别经第一～二镜组(III、V)汇聚后投射到摄象机的靶面上，其中经半反射镜(II)折射后得到平行光(C)经第一镜组(III)汇聚后投射到摄象机的靶面上，经半反射镜(II)反射后形成平行光(B)则经一与其成45°角安装的全反射镜(IV)后再经第二镜组(V)汇聚后投射到摄象机的靶面上，所述摄象机的输出信号经视频跟踪器处理后得到目标脱靶量送伺服系统。

8.  根据权利要求7所述提高视频跟踪系统数据率的方法所用光学装置，其特征在于：经半反射镜(II)折射后形成平行光(C)与经半反射镜(II)反射后形成平行光(B)能量相等。

9.  根据权利要求7所述提高视频跟踪系统数据率的方法所用光学装置，其特征在于：所述摄象机可以为外同步方式、光轴互相平行的两台摄象机，将两路汇聚光转换成视频信号。

10.  根据权利要求7所述提高视频跟踪系统数据率的方法所用光学装置，其特征在于：所述摄象机可以为一台以内同步方式工作的摄象机和一台以外同步方式工作的摄象机，从所述以内同步方式工作的摄象机输出的视频信号中分离出同步信号延迟半个场周期后形成另一台以外同步方式工作的摄象机的同步信号。

一种提高视频跟踪系统数据率的方法和所用装置
技术领域
本发明属于光电跟踪设备构造技术，具体地说是一种提高视频跟踪系统数据率的方法和所用装置，利用该方法构造的视频跟踪系统能获得两倍目标脱靶量输出的数据率，达到提高跟踪系统的跟踪性能之目的。
背景技术
光电跟踪系统广泛应用于成象制导武器系统和火力控制系统，具有隐蔽性好、抗电磁干扰能力强等特点，视频跟踪系统担负着目标探测、目标脱靶量解算等工作，对光电跟踪系统起着至关重要的作用，其脱靶量输出数据率决定着光电跟踪系统的跟踪精度、最大跟踪速度、过渡特性等跟踪性能；但由于受光电成象器件所限，目前普通摄象机大部分采用CCIR体制，其场频为50Hz，基于这种摄象机的视频跟踪系统的目标脱靶量输出数据率也为50Hz；而高场频的摄象机除灵敏度低等缺点外，价格也相当昂贵。这些因素限制了光电跟踪系统总体指标的进一步提高，本方法可以很好地解决以上问题。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种实用而廉价的高目标脱靶量输出数据率的视频跟踪系统的方法和所用装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
提高视频跟踪系统数据率的方法：外界平行光先经过前物镜形成一束平行光，所述平行光再经一与其成45°角安装的半反射镜得到另两路相同的平行光，其中一路为折射平行光经一组透镜汇聚后投射到摄象机的靶面上，另一路为反射平行光经一与其成45°角安装的全反射镜后再经一组透镜汇聚后投射到摄象机的靶面上；所述两台摄象机同步时序相差半个场周期，场周期相同；它们输出的视频信号经视频跟踪器处理后得到目标的脱靶量，视频跟踪器输出的脱靶量送入伺服系统，完成对目标的跟踪；
其方法所用光学装置：包括接收外界平行光的前物镜，安装半反射镜与所述前物镜平行光成45°角，由所述半反射镜形成两组平行光经透镜组汇聚后投射到摄象机的靶面上，其中经半反射镜折射后形成平行光经透镜组汇聚后投射到摄象机的靶面上，经半反射镜反射后形成平行光则先经一与其成45°角安装的全反射镜后再经透镜组汇聚投射到摄象机的靶面上，所述摄象机的输出信号经视频跟踪器处理后得到目标脱靶量送伺服系统；
其中：经半反射镜折射后形成平行光与经半反射镜反射后形成平行光能量相等；所述镜组为一组由光学元件组成的光学系统，其功能是把平行光汇聚于摄象机靶面上；所述视频跟踪器具有两个视频信号输入端，可同时处理两路视频信号；视频跟踪器对两路视频信号处理后解算出目标的脱靶量，脱靶量送伺服系统，完成对目标的跟踪；另外，本发明所述摄象机可以为外同步方式、光轴互相平行的两台摄象机，将两路平行光转换成视频信号；所述摄象机还可以为一台以内同步方式工作的摄象机和一台以外同步方式工作的摄象机，从所述以内同步方式工作的摄象机输出的视频信号中分离出同步信号延迟半个场周期后形成另一台以外同步方式工作的摄象机的同步信号。
本发明的有益效果是：
1.由于本发明通过控制摄象机工作时序达到提高视频跟踪器的脱靶量输出数据率的目的，相对于直接采用高场频摄象机，在数据率相同的条件下，采用常规摄象机组成的光电跟踪系统成本不到采用高场频摄象机的十分之一。
2.常规摄象机的灵敏度要高于高场频摄象机10倍以上，这就使得在相同光学参数和气象条件下采用本方法构成的光电跟踪系统探测距离要远远大于采用高场频摄象机的光电跟踪系统的探测距离。
3.采用本方法构造的光电跟踪系统还有另一个潜在应用，由于视频跟踪器可同时处理两路视频信号，可以利用此特点提高目标信号的信噪比，也可以采用多传感器数据融合技术以提高光电跟踪系统的总体指标。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图。
图2为本发明一个实施例系统中两台摄象机的同步时序。
图3为本发明一个实施例使用两台外同步摄象机原理图。
图4为本发明另一实施例采用内同步摄象机1外同步摄象机2的原理图。
图5为本发明又一实施例采用外同步摄象机1内同步摄象机2的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，前物镜I接收外界平行光得到平行光A，平行光A经一与其成45°角安装的半反射镜II得到两路相同的平行光B和平行光C，其中平行光C为折射平行光，经第一镜组III汇聚后投射到摄象机1的靶面上，所述平行光B为反射平行光，经一与其成45°角安装的全反射镜IV得到平行光D，平行光D经第二镜组V汇聚后投射到摄象机2的靶面上；摄象机1和摄象机2为技术指标相同的两台摄象机，完成把景物信号转换成视频信号的功能，要求系统装调时保证两台摄象机的光轴互相平行。
本发明原理如下：
本发明利用两个共轴的摄象机提高视频跟踪系统的数据率；视频跟踪器可同时处理两路视频信号，两路视频信号分别来自于两个共轴的摄象机，其中一个同步时序滞后于另一个半个场周期。本实施例以CCIR体制摄象机为例，对单路视频信号处理后得到的目标脱靶量数据率为50Hz，由本方法构造的视频跟踪系统则可得到100Hz地数据率。
如图3所示，本发明装置包括前物镜I，所述前物镜I为一负透镜，其功能是接收外界入射光形成平行光A。半反射镜II与平行光A成45°角，半反射镜II的功能是，把平行光A分成互相垂直的等能量平行光B和平行光C，第一～二镜组III和V为两组相同的镜组，分别由四块透镜组成，顺着光路方向由前至后分别是一块正透镜、一块负透镜、一块正透镜、一块负透镜，其主要功能是将平行光汇聚投射到摄象机靶面上，其另一个功能是提高光学系统的成象质量；全反射镜IV的功能是完成光路的转角，以利于结构的小型化，在本实施例中是把平行光B转90°成为平行光D；摄象机1和摄象机2为指标相同的两台摄象机，完成光电转换功能，视频信号经视频跟踪器3处理后得到目标的脱靶量送入伺服系统4。本发明要求系统装调时保证两台摄象机的光轴互相平行。
所述视频跟踪器具有两个视频信号输入端，可同时处理两路视频信号，视频跟踪器3对两路视频信号处理后解算出目标的脱靶量，脱靶量送伺服系统4，完成对目标的跟踪。视频跟踪器3可输出两路摄象机同步信号，两路同步信号场周期T相同，相位相差T/2，参见图2所示，即：由于两台摄象机同步时序相差半个场周期，所以每半个场周期就可以输出一组目标脱靶量数据，也就是说，目标脱靶量输出数据率提高了一倍。
本实施例所述视频跟踪器3自身结构和对两路视频信号的处理(如解算出目标的脱靶量)，以及伺服系统4为现有技术。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
所述摄象机为：一台以内同步方式工作的摄象机，从其输出的视频信号中分离出同步信号，以此为基础生成一路同步信号同步另一台以外同步方式工作的摄象机；如图4所示，可采用内同步摄象机1外同步摄象机2；如5所示，亦可采用外同步摄象机1内同步摄象机2。