[發(fā)明專利]目標跟蹤紅外凝視層析成像方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210185331.8
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102735347A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 李保生;杜亞舉;黃小濆;李正強;紀峰
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20;H04N5/33;H04N5/21
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發(fā)明涉及一種多目標跟蹤紅外成像方法，尤其是能用于目標跟蹤的紅外凝視成像裝置。

背景技術

隨著目標跟蹤精確的不斷提高，為了能遠距離發(fā)現(xiàn)并穩(wěn)定跟蹤目標，需獲得更多的目標信息，對目標探測的空間分辨率要求越來越高，以便于更遠距離跟蹤。同時要求紅外成像具有較大的視場角，以滿足目標搜索發(fā)現(xiàn)能力的要求。紅外成像一般采用調(diào)制盤機械掃描和凝視成像（電子掃描）實現(xiàn)，但是在紅外成像中空間分辨率和總視場的大小是矛盾的，提高空間分辨率一般都要減小視場，故很難同時實現(xiàn)大視場、高空間分辨率的要求，不能滿足如在大范圍的復雜環(huán)境中電力和電訊系統(tǒng)中故障診斷的要求。紅外焦平面陣列空間分辨率不足，陣列越大制造成本越高，非線性校正越復雜，且發(fā)展水平受到大規(guī)律集成電路和多元探測器發(fā)展水平的限制，很難達到大視場、高分辨率的紅外成像要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種為復雜場景和干擾情況下大視場、高空間分辨率紅外成像多目標跟蹤，提供大視場、高分辨率、無需復雜光機掃描的紅外凝視層析成像方法。

本發(fā)明采用的技術方案是：

紅外凝視層析成像方法，其特征在于，包括有紅外鏡頭、層析傳感器、DSP圖像處理平臺，所述的DSP圖像處理平臺中設有二維層析重構算法和圖像處理系統(tǒng)，所述的紅外鏡頭將目標成像于層析傳感器上，經(jīng)過層析傳感器調(diào)制后變成數(shù)字圖象數(shù)列送入DSP圖像處理平臺，經(jīng)過所述的二維層析重構算法重構后，復原出圖象，經(jīng)過圖象處理系統(tǒng)進行去模糊和濾波后，消除圖象中虛假信息，獲得原圖象；

具體實現(xiàn)方法包括如下步驟：

（1）通過紅外鏡頭獲取目標的紅外圖像；

（2）所述的層析傳感器包括有層析調(diào)制器、聚焦透鏡陣列、成像透鏡、紅外焦平面陣列，層析調(diào)制器將紅外圖像的大視場分成多個高空間分辨率的小塊的分視場，并對每個分視場進行層析，即把多個分視場分別轉(zhuǎn)化成低空間分辨率的一維層析信號，多個分視場形成的一維層析信號經(jīng)過聚焦透鏡陣列形成低分辨率的二維層析陣列，通過成像透鏡將低分辨率的二維層析陣列進行空間壓縮后成像于紅外焦平面陣列上并并轉(zhuǎn)化輸出成二維層析數(shù)字陣列；

（3）所述的二維層析重構算法是利用二維Radon變換理論和方法實現(xiàn)的，通過二維層析重構算法對所述的經(jīng)過紅外鏡頭和層析傳感器輸出的隨掃描時間變化的二維層析數(shù)字陣列實現(xiàn)并行重構，恢復大視場、高空間分辨率的圖像，在DSP圖像處理平臺采用多處理器并行計算，實現(xiàn)大視場、高空間分辨率的快速重構；

具體重構過程如下：

1）重采樣信號獲得等掃描長度間隔的信號；

????2）計算層析陣列信號對長度的微分；

????3）計算層析陣列信號的FFT；

????4）設計和信號等長的RamLak或窗口數(shù)字濾波器；

????5）信號和濾波器對應相乘,并對乘積進行FFT逆變換；

????6）對變換結(jié)果沿掃描線在圖像空間中用插值法后向投影，對所有掃描的角度求和；

????7）將分視場的信號按上述過程并行重構；

????8）通過標準方格圖消除分視場間的相互干擾；

（4）所述的圖象處理系統(tǒng)是一種圖像處理單元，經(jīng)過二維層析重構算法重構后的圖像用圖象處理系統(tǒng)中的濾波反向投影技術實現(xiàn)重構圖像的去模糊，完整再現(xiàn)目標場景；

（5）研究原圖像和重構圖像的空間頻譜，并用測定的調(diào)制傳遞函數(shù)來驗證重構圖像的對比度信息和虛假信息；根據(jù)虛假信息特征，用高斯濾波函數(shù)作為預濾波模型實現(xiàn)虛假信息抑制及圖像預處理。

????所述的層析調(diào)制器可以采用刀邊圓錐掃描器陣列或液晶光閥圓錐掃描器組成；每個子盤獨立掃描，掃描頻率可以相同，也可以不相同。

所述的聚焦透鏡陣列采用六邊形結(jié)構。

和現(xiàn)有的方法相比，本發(fā)明提出的紅外凝視層析成像方法具有如下優(yōu)點：

（1）大視場、高空間分辨率、低成本、無復雜光機掃描、無欠采樣引起的信號混淆；

（2）將大視場分塊成小視場調(diào)制成二維低分辨的層析陣列，并用二維層析重構算法實現(xiàn)圖像復原，采用分視場二維層析和二維重構，增加了視場，提高了幀頻。

（3）紅外凝視層析成像方法對紅外焦平面陣列像元數(shù)和尺寸要求低，具有成本低等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的紅外凝視層析成像裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明的層析傳感器的示意圖。

圖3是本發(fā)明的層析調(diào)制器的示意圖。

圖4是本發(fā)明的聚焦透鏡陣列的示意圖。