[發(fā)明專利]基于慣導(dǎo)信息輔助和背景差分法的紅外弱小移動目標(biāo)檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711230807.4
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107945212A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小岡;盧瑞濤;李傳祥;任世杰;李維鵬;王國超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號: G06T7/254
• 分類號: G06T7/254;G06T7/11
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

1.基于慣導(dǎo)信息輔助和背景差分法的紅外弱小移動目標(biāo)檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：利用慣導(dǎo)信息把歷史幀圖像校正到當(dāng)前幀飛行器姿態(tài)下的成像；

步驟2：基于爬山法的匹配算法實現(xiàn)快速位置校正；

步驟3：利用高斯加權(quán)對背景進(jìn)行建模；

步驟4：背景差分，利用閾值分割檢測移動目標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于慣導(dǎo)信息輔助和背景差分法的紅外弱小移動目標(biāo)檢測方法，其特征在于，步驟1的具體實現(xiàn)方法如下：

步驟1.1：兩幀圖像之間的坐標(biāo)變換模型計算；空間中一點P的世界坐標(biāo)為P(x,y,z)，在飛行器攝像機(jī)t₁和t₂兩個時刻所成的像分別為P₁、P₂，那么對于t₁時刻的像P₁有：

s1u1v11=αx0u000αyv000010xyz1]]>

其中s₁為尺度因子，表示在t₁時刻攝像機(jī)坐標(biāo)系下Z軸的坐標(biāo)，也即景深，α_x,α_y表示探測器的內(nèi)部參數(shù)；

假設(shè)通過捷聯(lián)慣導(dǎo)獲得飛行器的位置和姿態(tài)信息分別為：λ經(jīng)度、L緯度和h高度，以及θ俯仰角、偏航角和γ滾動角，R，t分別表示世界坐標(biāo)系到t₂時刻攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移分量，則有：

R=Rb2c2·Rn2b2·Ron2·Rn1o·Rb1n1·Rc1b1]]>

t=Rb1c1·Re1b1·Roe1·(E1-E2)]]>

式中：為彈體系到攝像機(jī)系的變換矩陣；為導(dǎo)航系到彈體系的變換矩陣；E為攝像機(jī)所對應(yīng)的地心系坐標(biāo)；為地心系到導(dǎo)航系的變換矩陣；

同理，則表示攝像機(jī)系到彈體系的變換矩陣，依次類推，其計算公式如下：

Rbc=(Rcb)T=010001100]]>

Ron=(Rno)T=-sin L cosλ-sin L sinλcos Lcos L cosλcos L sinλsin L-sin Lcosλ0]]>

E=ExEyEz=(RW+h)cos L cosλ(RW+h)cos L sinλ(RN+h)sin L]]>

式中，R_W和R_N分別為攝像機(jī)所對應(yīng)的卯酉圈半徑和子午圈半徑；

那么，P點在t₂時刻攝像機(jī)坐標(biāo)系下的像素坐標(biāo)為：

s2u2v21=αx0u000αyv000010Rt0T1xyz1]]>

消除x和y分量得到空間中同一點在兩幅圖像像素坐標(biāo)之間的關(guān)系為：

s2u2v21=αx0u000αyv000010Rt0T1s1u1-s1u0αxs1v1-s1v0αys11]]>

步驟1.2：將景深的計算轉(zhuǎn)換為飛行器和基準(zhǔn)區(qū)域的距離，簡化變換模型；

將目標(biāo)的景深s轉(zhuǎn)化為飛行器和基準(zhǔn)區(qū)域距離D進(jìn)行分析，如下：

假如視野區(qū)域高度相同，攝像機(jī)為O點，光軸在成像平面的投影為a點，對應(yīng)于地面的A點，OA之間的距離近似為D，視線高低角為β；對于成像平面的任一像素點b，其景深s通過對于圖像中心點的A點的景深D、b點對應(yīng)的攝像機(jī)視角θ和視線高低角β來表示：

θ=arc tan(xf)]]>

OB＝D·sin(β)/sin(β-θ)

s＝OB'＝OB·cos(θ)＝D·sin(β)cos(θ)/sin(β-θ)

通過上式求得目標(biāo)點在兩個不同時刻攝像機(jī)坐標(biāo)下的景深s₁和s₂，從而簡化變換模型；

步驟1.3：根據(jù)變換模型，分別將前N幀圖像校正到當(dāng)前時刻第N+1幀的飛行器姿態(tài)和視角下的變換圖像。