[發(fā)明專利]一種視覺特性去霧穩(wěn)像探測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711422363.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108053382B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張弘;楊一帆;李偉鵬;袁丁
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/246
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種視覺特性去霧穩(wěn)像探測系統(tǒng)，包含以下模塊及功能：(1)圖像數(shù)據(jù)輸入至霧霾特性分析及增強(qiáng)模塊后，通過計(jì)算輸出得到增強(qiáng)圖像和校正參數(shù)1；(2)增強(qiáng)圖像輸入至基于多級參數(shù)反饋控制目標(biāo)探測系統(tǒng)模塊，該模塊通過檢測識別解算出需探測目標(biāo)的位置，輸出目標(biāo)偏移量和校正參數(shù)2；(3)穩(wěn)像偏移量計(jì)算模塊將穩(wěn)像偏移量輸出至穩(wěn)像回掃一體化控制平臺；(4)穩(wěn)像回掃一體化控制平臺根據(jù)穩(wěn)像偏移量完成圖像穩(wěn)像功能，并根據(jù)校正參數(shù)1和校正參數(shù)2調(diào)整傳感器積分時間。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于視覺特性分析的去霧增強(qiáng)、光電機(jī)械一體化穩(wěn)像、檢測與跟蹤等功能，很好的達(dá)到了探測系統(tǒng)清、穩(wěn)、準(zhǔn)的目標(biāo)，能夠嵌入到不同類型的目標(biāo)探測系統(tǒng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種視覺特性去霧穩(wěn)像探測系統(tǒng)，屬于自動化控制與電子信息學(xué)科交叉的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目標(biāo)跟蹤是指給出視頻某一幀圖像中目標(biāo)的位置，然后算法連續(xù)計(jì)算出后續(xù)幀中目標(biāo)位置的任務(wù)。目前主流測目標(biāo)跟蹤算法之一是基于目標(biāo)檢測的方法，檢測常用的方法有幀間差分、背景差分及運(yùn)動分割等。幀間差分利用幀間的變化實(shí)現(xiàn)檢測，常用方法有兩幀或三幀差分方法。背景差分法使用背景圖或通過模型重構(gòu)背景，與當(dāng)前幀差分得到運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域，常用方法為混合高斯模型背景建模方法。運(yùn)動分割方法主要使用光流提取運(yùn)動矢量，并進(jìn)行分割。對于幀間差分方法，在運(yùn)動目標(biāo)位移較小時，幀間差分無法分割出目標(biāo)。幀間差分方法無法應(yīng)對背景同時運(yùn)動的問題，無法將背景與目標(biāo)隔離。背景差分方法都無法應(yīng)對背景運(yùn)動問題，在背景持續(xù)運(yùn)動時，背景差分方法無法成功構(gòu)建背景模型，使得差分無法進(jìn)行。運(yùn)動分割方法的缺陷在于：光流的計(jì)算中會包含較多的噪聲，在進(jìn)行光流的分割時難以將噪聲與目標(biāo)準(zhǔn)確地區(qū)分開來，導(dǎo)致算法的誤警率較高。

在現(xiàn)代機(jī)載光電平臺中，目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)也具有非常重要的作用。傳統(tǒng)機(jī)載光電平臺不具備目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，由人工手動控制光電吊艙的運(yùn)動，來追蹤目標(biāo)，對目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)觀察。現(xiàn)代機(jī)載光電平臺中，智能目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)負(fù)責(zé)連續(xù)給出選定的目標(biāo)的位置信息，以即時調(diào)整光電吊艙的方位、俯仰角度，使目標(biāo)始終處于視頻畫面中心，便于使用者觀察。現(xiàn)有目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)一般先將視頻數(shù)據(jù)傳回本地高性能計(jì)算機(jī)或服務(wù)器，然后再進(jìn)行目標(biāo)跟蹤處理，最后將結(jié)果回傳。這種處理方式視頻數(shù)據(jù)傳輸難度大、對硬件計(jì)算能力要求高，不能滿足實(shí)時目標(biāo)跟蹤的要求。現(xiàn)有的一些機(jī)載目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)通常難以同時處理一路以上圖像數(shù)據(jù)，不滿足實(shí)時性要求，或在滿足實(shí)時性要求的情況下，不能保證良好的目標(biāo)跟蹤質(zhì)量。

此外由于光電吊艙裝載在飛行器上，而飛行器飛行過程中受到的風(fēng)阻力矩、大載荷機(jī)動導(dǎo)致的姿態(tài)變化、基座發(fā)動機(jī)造成的振動都會使吊艙中光學(xué)儀器的視軸偏離預(yù)期的空間慣性指向，從而使光電偵察設(shè)備中的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生抖動，影響成像的清晰度和視覺效果。為了減弱這些影響，必須使用一套穩(wěn)定系統(tǒng)，采用視軸穩(wěn)定技術(shù)，將載荷中光學(xué)系統(tǒng)的視軸與載機(jī)的運(yùn)動和振動相隔離，使視軸保持在固定的慣性空間指向。

另外針對霧霾天氣環(huán)境的特點(diǎn)，在目標(biāo)跟蹤過程中容易由于霧霾影響其特征而導(dǎo)致跟蹤失敗，所以如何對霧霾圖像的恢復(fù)處理和圖像增強(qiáng)，也是目前的研究重點(diǎn)。霧霾對大氣中不同波段的光傳導(dǎo)有不同程度的阻礙衰減作用，在可見光波段，霧霾對近藍(lán)光波段的衰減程度要高于近紅光波段，因此對可見光的數(shù)字成像帶來了不同程度的色偏。現(xiàn)有的處理圖像色偏的方法有圖像白平衡方法，具體手段有灰度世界法、白點(diǎn)檢測法、色溫補(bǔ)償法。灰度世界法假設(shè)若圖像是在經(jīng)典光源下拍攝的，其均值就應(yīng)該等于灰色；若這幅圖是在非經(jīng)典光源下拍攝的，那么均值就會大于或者小于灰色值，而該均值對于灰色的偏離程度則反映了未知光源相對于已知光源的特性。白點(diǎn)檢測法基于圖像中存在白點(diǎn)或白色區(qū)域的假設(shè)，根據(jù)白色區(qū)域的色偏在色彩變換空間下進(jìn)行修正，但對于霧霾情況常會誤將景物最遠(yuǎn)部分檢測為白點(diǎn)，導(dǎo)致色偏誤檢。色溫補(bǔ)償法是假設(shè)圖像在特定的常見場景下拍攝的，比如日光、陰天、陰影、室內(nèi)、鎢絲燈、白熾燈、熒光燈、閃光燈等等，對每種場景預(yù)設(shè)特定的色溫補(bǔ)償參數(shù)在變換域下對圖像顏色進(jìn)行修正，但對于霧霾由于成因和濃度不確定，該方法通常不涵蓋。這幾種方法都沒有針對霧霾這種光傳導(dǎo)特性做出專門的處理，處理后的圖像存在或多或少的失真，影響進(jìn)一步的增強(qiáng)處理。

發(fā)明內(nèi)容