[發明專利]一種提高伺服跟蹤實時性和精準性的空中目標測譜方法

有效

• 申請號: 201811632928.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109993768B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張天序;張寅生;戴旺卓;董帥;呂思曼;陳全;段上雄;徐海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T7/70;G01N21/01
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種提高伺服跟蹤實時性和精準性的空中目標測譜方法，其特征在于，包括：

(1)利用瞄準鏡進行大視場掃描以搜索空中目標，并在觀測到所述空中目標時保持瞄準鏡不動，將當前幀紅外圖像作為第1幀并轉入步驟(2)；

(2)在所述瞄準鏡的凝視視場內獲得第2幀，以判定所述空中目標的類型，若為高速目標，則轉入步驟(3)；否則，將第3幀作為跟蹤幀并轉入步驟(6)；

(3)在所述凝視視場內獲得第3～n幀，以預測所述空中目標與測譜中心交匯的幀序號m、所述測譜中心移動至交匯點所需的時間C_t以及交匯點在所述第m幀中的像素坐標；

(4)將所述測譜中心在所述第1幀中的像素坐標和所述交匯點在所述第m幀中的像素坐標分別轉換至伺服角度坐標系下，以獲得使得所述測譜中心移動至所述交匯點時所述瞄準鏡移動的角速度矢量；

(5)通過角度預置的方式使得所述瞄準鏡在所述第m幀前的C_t時刻根據所述角速度矢量移動直至獲得所述第m幀，并將第m+1幀作為跟蹤幀；

(6)在所述跟蹤幀的上一幀中，在所述測譜中心的周圍進行局部搜索以獲得所述空中目標的實際坐標，并使得所述測譜中心對準所述空中目標，從而在所述跟蹤幀實現對所述空中目標的伺服跟蹤和測譜。

2.如權利要求1所述的提高伺服跟蹤實時性和精準性的空中目標測譜方法，其特征在于，還包括：

將所述跟蹤幀的后續各幀紅外圖像依次作為跟蹤幀并執行所述步驟(6)，以實現對所述空中目標的持續跟蹤和測譜。

3.如權利要求1或2所述的提高伺服跟蹤實時性和精準性的空中目標測譜方法，其特征在于，所述步驟(2)中，判定所述空中目標的類型，包括：

根據所述空中目標在所述第1幀和所述第2幀中的像素坐標計算所述空中目標在所述第2幀內運動的像素距離，并根據所述像素距離和紅外圖像的采樣時間間隔計算所述空中目標在所述第2幀的移動速度；

若所述移動速度大于預設的速度閾值，則判定所述空中目標為高速目標。

4.如權利要求3所述的提高伺服跟蹤實時性和精準性的空中目標測譜方法，其特征在于，所述速度閾值為：

其中，b為測譜區域的長軸或半徑，Δt為紅外圖像的采樣時間間隔。

5.如權利要求1或2所述的提高伺服跟蹤實時性和精準性的空中目標測譜方法，其特征在于，所述步驟(3)包括：

(31)在所述凝視視場內獲得第3～n幀；

(32)若伺服滯后時間T_o小于紅外圖像的采樣時間間隔Δt，則預測所述空中目標與測譜中心交匯的幀序號為：m＝n+1；否則，預測所述空中目標與測譜中心交匯的幀序號為：

(33)根據預測結果計算所述測譜中心移動至交匯點所需的時間為：C_t＝(m-n)Δt-T_o；

(34)根據所述空中目標在第1～n幀中的像素坐標分別獲得所述空中目標在第3～n幀的加速度A₃～A_n，以及所述空中目標在第n幀的速度V_n；

(35)根據所述加速度A₃～A_n擬合得到所述空中目標在所述第m幀的加速度A_m，并根據所述加速度A_m和A_n計算所述空中目標在第n幀至第m幀中每一幀的平均加速度A_(m-n)：

(36)根據所述平均加速度A_(m-n)計算所述交匯點在第m幀中的像素坐標P＝(X_m,Y_m)，所述像素坐標P的X坐標X_m和Y坐標Y_m分別為：

其中，A_x(m-n)和A_y(m-n)分別為所述平均加速度A_(m-n)的x方向分量和y方向分量，X_n和Y_n分別為所述空中目標在所述第n幀中的x坐標和y坐標，表示向下取整。