[發(fā)明專利]一種多目標軌跡單站自動識別方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210040117.3
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102663343A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇成志;王恩國;趙忠興
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 馬守忠

1.一種多目標軌跡單站自動識別方法，其特征在于，其步驟如下：由光測設(shè)備拍攝的目標軌跡的幀圖像，傳輸給計算機，計算機里有多目標軌跡單站自動識別方法的程序及相應(yīng)的公式，進行多目標軌跡單站自動識別；

由光測設(shè)備拍攝了目標軌跡的m幀圖像，m為大于2的自然數(shù)；i為按拍攝時間先后順序得到的圖像的幀數(shù)，是大于等于1，小于等于m的自然數(shù)；q_i第i幀圖像上的目標點數(shù)，為自然數(shù)；j_i為第i幀圖像上的第j_i個目標點，為小于等于q_i的自然數(shù)；所述的m和q_i無關(guān)；第i-1幀圖像上的目標點A[i-1，j_i-1]；第i幀圖像上的目標點A[i，j_i]；第i+1幀圖像上的目標點A[i+1，j_i+1]；并設(shè)目標飛行平均速度為，拍攝頻率為f、拍攝地址到目標軌跡平面的垂直距離為h、圖像拍攝比例系數(shù)為k、圖像畫幅寬度為w；所述的拍攝地址為光測設(shè)備拍攝地點；

考察第i幀圖像：

(1)圖像疊加：以第i-1幀圖像作為基準，建立坐標系o-xy，分別使i、i+1幀圖像與第i-1幀圖像疊加，將i、i+1幀圖像上的目標軌跡的目標點移至該坐標系內(nèi)，這樣就把一個時間序列的目標軌跡的目標點轉(zhuǎn)換為平面的幾何點；

(2)目標點連線：在坐標系o-xy，按照圖像拍攝時間先后順序，依次把第i-1幀圖像里的任意目標點A[i-1，j_i-1]與第i幀圖像里的任意目標點A[i，j_i]相連，記相連后的線段長度為d′[(i-1)j_i-1-ij_i]；依次把第i幀圖像里的任意目標點A[i，j_i]與第i+1幀圖像里的任意目標點A[i+1，j_i+1]相連，記相連后的線段長度為d′[ij_i-(i+1)j_i+1]，生成q_i-1×q_i×q_i+1條軌跡連線；

(3)定向濾波：在坐標系o-xy平面中，根據(jù)相鄰線段長度關(guān)系，上述的目標軌跡的目標點的連線分為兩類：一類為任意相鄰的三幀圖像里的三個目標軌跡的目標點所連成的線段長度d′[(i-1)j_i-1-ij_i]和d′[ij_i-(i+1)j_i+1]基本相等；另一類為為任意相鄰的三幀圖像里的三個目標軌跡的目標點所連成的線段長度d′[(i-1)j_i-1-ij_i]和d′[ij_i-(i+1)j_i+1]明顯不相等；

把目標軌跡投影在與目標軌跡平面垂直的平面內(nèi)，目標軌跡近似勻速運動，拍攝第i幀圖像時，拍攝位置可表示為：

s′n=htaniω‾f---(1)]]>

所述的拍攝位置為光測設(shè)備光學系統(tǒng)光軸與目標軌跡投影的交點；

拍攝第i幀圖像時，某目標飛行的位置為

sn=v‾if---(2)]]>

設(shè)該飛行目標在第i幀圖像上的目標點標記為A[i，j_i]，此刻對應(yīng)的拍攝圖像脫靶量為

Δsn=sn-s′n=ki(v‾f-htanω‾f)---(3)]]>

其中，k為圖像放大倍數(shù)，其為圖像尺寸與實物尺寸之比；

設(shè)該飛行目標在第i+1幀圖像上的目標點標記為A[i+1，j_i+1]，拍攝第i+1幀圖像時，圖像脫靶量為

Δsn+1=k(i+1)(v‾f-htanω‾f)---(4)]]>

目標點A[i+1，j_i+1]和A[i，j_i]之間的線段理想長度

d[iji-(i+1)ji+1]=|Δsn+1-Δsn|]]>

=|k(v‾f+htan(i+1)ω‾f-htan(i+1)ω‾f)|---(5)]]>

=|k(v‾f+htaniω‾f-htan(i+1)ω‾f)|]]>

由于拍攝距離較遠，拍攝的視場角較小，故在小角度范圍內(nèi)d[ij_i-(i+1)j_i+1]近似為

d[iji-(i+1)ji+1]≈k(v‾f+hω‾f)---(6)]]>

考慮到ω‾=v‾(iv‾/f)2+h2---(7)]]>

把式(7)代入式(6)，

d[iji-(i+1)ji+1]=k(v‾f+v‾f(iv‾fh)2+1)---(8)]]>

由于遠小于1，則式(8)可近似為

d[iji-(i+1)ji+1]≈2kv‾f---(9)]]>

對于每次軌跡拍攝，目標飛行平均速度拍攝頻率f和圖像拍攝比例系數(shù)k是固定不變的，因此，從式(9)可知，3幀疊加后的圖像，相鄰圖像的目標軌跡的目標點間距離不變，即

d′[(i-1)j_i-1-ij_i]≈d′[ij_i-(i+1)j_i+1]???(10)

根據(jù)誤差傳遞規(guī)律，由式(8)求實際距離d′[ij_i-(i+1)j_i+1]軌跡識別誤差為

ϵ=2khv‾32if2((iv‾f)2+h2)32---(11)]]>

式中，i為拍攝幀數(shù)；

相鄰圖像目標軌跡的目標點間實際距離d′[ij_i-(i+1)j_i+1]應(yīng)滿足

d[ij_i-(i+1)j_i+1](1-ε)≤d′[ij_i-(i+1)j_i+1]≤d[ij_i-(i+1)j_i+1](1+ε)(12)

對于第i幀圖像中的任意目標點A[i，j_i]，如果由A[i-1，j_i-1]-A[i，j_i]-A[i+1，j_i+1]之間連線構(gòu)成的軌跡符合定向濾波的條件，即滿足式(10)和(12)，則繼續(xù)判讀第i+1幀圖像中的任意目標點A[i+1，j_i+1]，直至某幀圖像中的任意目標點不符合定向濾波的條件，則轉(zhuǎn)入數(shù)量濾波判斷；稱該判讀過程為定向濾波；

(4)數(shù)量濾波：對于第i幀圖像中的任意目標點A[i，j_i]，由A[i-1，j_i-1]-A[i，j_i]-A[i+1，j_i+1]之間連線構(gòu)成的軌跡如果不符合定向濾波的條件，則考察該軌跡上目標數(shù)量，如果其數(shù)量大于等于目標設(shè)定值n，即數(shù)量濾波條件，則確定為真軌跡；否則為假軌跡，由A[i-1，j_i-1]-A[i，j_i]-A[i+1，j_i+1]之間連線構(gòu)成的軌跡不再考察，其連線從圖像中刪除；

目標設(shè)定值n為

n=wf2kv‾---(13)]]>

其中w為圖像畫幅寬度；

第i幀圖像識別結(jié)束后，對第i+1幀圖像重復圖像疊加、目標點連線、定向濾波和數(shù)量濾波的過程，直至i＜m，軌跡識別結(jié)束。