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CaseVision无人机光电系统图像处理模块
刘泊淼
公司最新推出适合无人机光电系统的多功能图像处理模块。该模块提供了丰富的视频处理功能，显著提高无人机光电系统的探测性能，针对无人机应用要求的特点，最大化降低了模块的体积、重量和功耗，降低与地面设备交互信息量，可集成于无人机光电吊舱内部。
最重要的特征：
- 电子稳像：通过图像处理算法，去除图像中的抖动分量，可以获得稳定而坚实的图像。
- 场景锁定：可以实现对场景的跟踪锁定。
- 目标跟踪：可以连续对选定的目标实施自动跟踪，可手动或自动调整跟踪窗口。
- 图像增强：有效地提高雾霾、阴影等恶劣成像条件下的图像对比度，使得图像细节更为清晰。
- 画中画：可以在一个画面中同时看到多传感器的图像，增强了系统的探测能力。
- 字符叠加：可以在画面上叠加诸如目标方位、系统状态等信息。
从上面的特征，我们可以看出推出的UAV图像处理模块具有非常强悍的图像处理功能。可以极大提高无人机光电系统的性能。
1．主要功能
1.1 视频跟踪功能
为了减轻地面操作人员的负担，提高快速响应作战能力以及系统侦查能力。在完善针对常规的目标跟踪功能和性能同时，集成多种捕获跟踪算法，其中增加了多目标跟踪和基于场景锁定的跟踪技术。
- 完善常规的目标跟踪功能
(1)切换传感器、视场时无需中断自动跟踪
AVT在切换时可依据视场或传感器切换所需的过渡时间、不同视场和传感器光轴的关系以及视频跟踪目标的相似性等因素，重新建立跟踪模板，当视场或传感器切换结束后，AVT根据新的跟踪模板在一定范围内匹配跟踪目标，实现切换视场不中断自动跟踪，在场景适合的前提下，也可实现切换传感器不中断自动跟踪，保证了跟踪的连续性，提高了操作人员的灵活性和快速响应能力。
(2)跟踪窗口尺寸自动调整和手动调整
以前的跟踪窗口都是固定的不可调整，当目标大小和远近不一样或变化的时候，很容易造成跟踪失败。跟踪窗口的尺寸依据目标大小在跟踪过程中自动调整或手动调整，可以提高跟踪的精确度和稳定性。
- 多种跟踪算法
提供质心跟踪算法（Centroid）、多目标跟踪算法（MTT）、相关跟踪算法（Correlation）、边缘跟踪算法（Edge）、相位相关跟踪算法（Phase Correlation），场景锁定算法（SceneLock）和组合（Combined）跟踪算法，从而更好的适应不同场景（海陆空）、不同目标，保证跟踪的稳定性。
(1)多目标跟踪
可自动或手动设置多个目标（5个）。并进行标记。
在自动跟踪主目标的同时，保持对其他目标的标记、锁定，这样可以在多个目标之间进行快速切换。
(2)场景锁定跟踪功能
不同于普通的目标跟踪，这种跟踪算法是对一个场景进行锁定跟踪，比如场景可能是一个广场、工厂等场景，算法使得光电传感器长时间保持稳定对准一个特殊感兴趣场景，所以这种跟踪方式特别适合于UAV侦查。
1.2 视频处理功能
围绕着提高系统的侦查能力和作战能力这个目的，我们引入了国内外最新机载光电系统中的一些已经得到应用和验证的视频处理功能。
- 视频增强功能。
改善恶劣条件下（雨雪雾沙尘低照度和强光等气候条件）光电传感器的图像质量。
- 图像的电子放大
通过对视频图像的电子缩放，将有限级别的光学视场（一般为三级光学视场：大视场、中视场和窄视场），演变为连续无级可调的视场调整，使得操作人员可以以最适合的视场来观察图像。
- 画中画功能
(1)画中画的两个视频来自同一传感器
操作人员通过小窗口观察背景画面的局部细节，从而使得操作人员既具备对场景全局观察能力，又能够对局部细节进行更为详细的观察能力。
(2)画中画的两个视频来自不同传感器
大小两个窗口的画面可以一个来自电视，另一个来自热像。这样实现电视下看热像或热像下看电视的功能，克服了传统观瞄系统同一时刻只能看一个传感器的缺点，从而为操作人员同时提供更多有用的场景信息。提高侦查能力。
- 电子稳像功能
弥补陀螺稳像在某些特殊条件下的不足，当陀螺稳定效果不佳的时候，通过电子稳像算法，为观察者提供稳定的视频画面，以完善显示效果。
- 快照功能
操作人员可以随时捕捉重要场景画面，记录在板上存储器中。所记录的快照可以传回地面站随时浏览也可以在回地面后进行转存。提供这一功能的目的是提高操作人员对战场态势的现场分析和感知能力，从而提高现场决策能力。
- 视频记录功能
对电视视频、热像视频以及稳瞄系统的其它设备的状态参数进行同步记录，为地面分析提供依据。
2．外部铰链关系与接口
跟踪/视频处理模块所处的系统环境如图1所示：
图1 跟踪/视频处理模块所处的系统环境
外部铰链关系：
- 电源：±5V；
- 视频输入：两路单端PAL/差分PAL/LVDS视频信号；
- 视频输出：单端PAL/差分PAL/差分RGB/LVDS视频信号；
- 通讯接口：RS232/RS422/SPI/MCBSP。