[發(fā)明專利]一種消像移成像的實時自適應(yīng)處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810035329.6
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101276463A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣鑫;丁雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/20;G01C11/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像獲取技術(shù)，具體指一種高速運動小目標運動補償消像移成像的自適應(yīng)實時處理方法，它應(yīng)用于對遠處快速運動小目標高可靠性信息的獲取。

背景技術(shù)

高速運動小目標是紅外圖像獲取的一個重要目標，近年來也在可見光圖像中得到應(yīng)用。對該類目標成像具有目標尺寸較小(約不足1m)、成像距離遠(數(shù)公里)、成像背景相對單一且變化較慢、目標運動速度特別快(最高可達1km/s)、目標成像所占像元不少于4×4個等特征。傳統(tǒng)的成像方法一般空間分辨率較低，對像移模糊不敏感，基本上只需滿足目標監(jiān)視的要求。而為了獲取該運動目標的高可靠性信息，實現(xiàn)對其的清晰成像，則需保證在積分時間內(nèi)目標運動像移不能超出1個瞬時視場，而假定目標成像占有4×4個像元，目標尺寸0.5m，成像相對運動速度為1km/s，積分時間為5ms，則在積分時間內(nèi)目標將移動了40個像素，這樣采用傳統(tǒng)的成像方法則存在嚴重的像移模糊問題。同時由于目標運動速度非常快，根據(jù)上述的目標運動速度，假定探測器像元數(shù)為1k×1k，則目標橫向穿過視場的時間僅為125ms，為了保證系統(tǒng)能捕獲到目標進行像移補償成像，則系統(tǒng)的實時處理性要求顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的消像移成像方式有很多，如普通DC運動模式采用的曝光控制，航測相機采用的光機方式驅(qū)動相機或探測器運動補償、TDI方式的電子學運動補償、北京凌云光視數(shù)字圖像技術(shù)有限公司在2007年申請的專利航空全幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD相機像移補償方法(專利申請?zhí)?00710117666.5)所述的電子學像移補償?shù)龋壳斑@些像移補償方式主要面對分辨率不是很高或目標運動特性完全已知的情況，如航測或同步彈道攝影等，它們一般只需將運動補償方向調(diào)整為與目標像運動方向一致，并提前設(shè)定好像移運動補償參數(shù)適時開啟即可，而圖像數(shù)據(jù)則直接回傳，不存在在線實時圖像處理，對于遠處高速運動的小目標且目標軌跡和速度未知的情況尚不能很好地自適應(yīng)處理和響應(yīng)。目前具有實時在線自適應(yīng)處理機制的成像系統(tǒng)主要應(yīng)用于目標監(jiān)視的任務(wù)，其面向的對象大多為點目標或運動速度較慢的固定目標，它們在成像平面上的運動速度并不高，基本不存在目標輕易逃離出視場或成像中像移完全模糊的情況。綜上所述，對于速度未知的高速運動小目標的清晰成像目前還沒有較好的在線實時自適應(yīng)處理的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高速運動小目標消像移成像的實時自適應(yīng)處理方法，通過自適應(yīng)調(diào)整像移補償機制來消除目標高速相對運動帶來的像移模糊的影響。

本發(fā)明方法是在如圖3所示的高速運動小目標成像系統(tǒng)上來實現(xiàn)的。整個成像系統(tǒng)安裝在一個具有較高精度的二維跟蹤指向轉(zhuǎn)臺4上，該裝置首先利用二維跟蹤指向轉(zhuǎn)臺4運行分行掃描目標搜索模式，光學信號通過成像光學系統(tǒng)1進入大面陣焦平面探測器3實現(xiàn)圖像獲取，實時處理系統(tǒng)5對探測器3獲取的圖像進行處理找到目標并獲取消像移成像運動補償量，進而控制高精度二維消像移壓電傾斜鏡2進行像移補償，同時控制二維跟蹤指向轉(zhuǎn)臺4的指向?qū)⒛繕吮３衷诔上褚晥鲋校瑥亩鴮崿F(xiàn)對高速運動小目標的清晰成像。

本發(fā)明方法的流程圖如圖1所示，其實時處理的主要步驟包括：

A.采用相關(guān)雙尺度濾波對獲取的存在運動模糊的圖像進行遍歷實現(xiàn)圖像濾波預(yù)處理，移除緩變的背景獲得目標增強圖像；

B.采用相鄰像元累加的算法對可能目標像元進行記錄，提取出亮度超過背景亮度一定閾值的可能目標像元，同時抑制隨機噪聲的影響；

C.對可能目標像元的位置進行歸類，記錄下候選目標的個數(shù)及每個目標的外形、大小、中心位置及亮度等信息；

D.按A、B、C步驟連續(xù)獲取3幀存在可能目標的圖像，采用幀間相關(guān)的辦法對相對位置固定的從背景中提取的部分偽目標進行移除，并根據(jù)目標的多幀運動一致性原則挑選出需跟蹤的目標；

E.針對步驟D選擇出來的目標，根據(jù)成像的幀頻、探測器像元尺寸、像移補償鏡的安裝位置等特性，計算出跟蹤成像的像移補償量，發(fā)送給控制器進行像移補償成像。