[發明專利]一種機場空間關系約束下的時敏目標檢測定位方法

有效

• 申請號: 201310332128.3
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103456027A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張天序;王岳環;高士英;吳明強;彭凡;張力;藥珩;楊智慧
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T5/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于成像自動目標識別與導航制導交叉的技術領域，更具體地，涉及一種機場空間關系約束下的時敏目標檢測定位方法。

背景技術

時敏目標指的是在時間變化時目標的位置、姿態等特征也在變化。這類目標既可駐留在包括機場掩蔽庫、停機坪等建筑物內，又可停留在跑道、公路旁的駐地，也可以移出駐留地在道路、跑道上運動。相對于固定目標，其不僅處于復雜的背景中，難于識別，而且其位置是動態變化的。故其檢測、識別、定位問題具有極大的挑戰性。

不管在民用領域還是軍用領域，機場都是一個很重要的場景。對機場跑道上的運動目標檢測，對于民用的航班調度、機場監控管理有突出作用，而在軍事上，軍用機場上的運動目標常常是重要戰略目標，對其檢測識別的戰略意義不言而喻。

對點源時敏動目標的檢測，有所謂“先檢測后跟蹤”和“先跟蹤后檢測”等兩類方法研究的廣泛報道。在現實的場景中，特別是復雜背景條件下，存在各種大小尺寸的運動對象及各種運動速度的對象需要我們一并檢測和分析。然而，現有的大多數方法和算法是單一時間尺度的，即依據相鄰幀的逐幀檢測。這樣當成像平臺逐漸靠近目標，時敏目標在實時圖中的尺度就會發生變化，傳統的運動目標檢測僅考慮一種尺度，不能適應目標尺度變化，這樣在動平臺條件下現有方法算法不能有效檢測運動目標。

再者，現有的時敏動目標檢測識別方法都是就運動目標的本身而言，對目標所處的背景以及場景約束沒有考慮到。許多地面時敏動目標都會有一定的場景約束，比如公路、橋梁、飛機跑道等，傳統的時敏動目標檢測沒有考慮到運動目標的約束范圍，而對全圖進行搜索，使得背景區域中的干擾也被當做目標，導致大量虛警。

而對全圖進行時敏目標檢測，算法開銷很大，使得時敏目標檢測的實時性沒有保障。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種機場空間關系約束下的時敏目標檢測定位方法，其目的在于解決現有動平臺條件下運動目標尺度變化導致難以檢測、地面背景下存在較多干擾而導致虛警、以及時敏目標檢測實時性差的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種機場空間關系約束下的時敏目標檢測定位方法，包括以下步驟：

（1）從衛星圖片中選取包括整個機場區域的正視影像圖，并根據該正視影像圖生成機場地標參考圖；

（2）根據預先規劃的動平臺的飛行航路在機場地標參考圖中選取機場跑道子地標參考圖，并根據該機場跑道子地標參考圖構建時敏目標運動區域；

（3）獲取實時圖，根據實時圖的實時成像行數和實時成像列數、以及動平臺的飛行保障參數對機場跑道子地標參考圖進行透視變換，以得到變換后的時敏目標運動區域的中心點和時敏目標運動區域，以及時敏目標駐留區域的中心點和時敏目標駐留區域；

（4）根據步驟（3）中變換后的時敏目標運動區域的中心點和時敏目標運動區域、以及變換后的時敏目標駐留區域的中心點和時敏目標駐留區域確定其在實時圖中的位置，并提取實時圖中的時敏目標運動區域及時敏目標駐留區域；

（5）對步驟（4）中得到的時敏目標駐留區域內進行駐留目標識別定位；

（6）在動平臺下對兩幀實時圖進行配準，并在步驟（5）提取的時敏目標運動區域中進行多尺度運動目標窗口選擇，以獲得每幀實時圖中每一像素點對應的窗口區域；

（7）使用時空多尺度運動目標檢測方法計算步驟（6）獲得的不同窗口區域的運動顯著性度量值，確定最大的運動顯著性度量值對應的窗口區域作為運動顯著性區域，并獲得該運動顯著性區域的最佳時間間隔；

（8）利用最佳時間間隔、多幀累積差分方法和標記方法對步驟（4）提取的時敏目標運動區域中每個運動顯著性區域提取區域內運動目標，以完成對機場空間約束下的時敏動目標檢測。

優選地，機場地標參考圖中包含機場跑道、機庫區、機場跑道連接處。

優選地，步驟（3）包括以下子步驟：

（3-1）根據動平臺的飛行保障參數計算時敏目標運動區域的中心點在前視圖中的位置坐標（X_r，Y_r）；具體采用以下公式：

X_r＝ROW/2+(∠OMP-θ)*ROW/φ

以上公式中，

OT₀＝h/tanθ

OM＝OT₀+(y_c-y₀)×cosα+(x_c-x₀)×sinα