[發明專利]一種利用光學遙感衛星進行目標跟蹤的方法

有效

• 申請號: 201910051708.2
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109816606B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 呂鵬;胡玉新;雷斌;侯仰栓;李倩倩;王曉輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/30;G06T7/11;G06T7/246;G06T7/70;G06K9/62
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本發明提供了一種利用光學遙感衛星進行目標跟蹤的方法，利用光學遙感衛星拍攝得到遙感圖像，多張遙感圖像組成遙感圖像序列，方法包括：S1，對遙感圖像序列進行預處理，得到預處理后的圖像序列；S2，對預處理后的圖像序列進行篩選，以篩選出多張目標圖像，目標圖像包括至少一個目標和/或至少一個與目標相似的偽目標；S3，將多張目標圖像中的同一目標或同一偽目標進行關聯，得到多條位置軌跡；S4，計算所述多條海面速度軌跡之間的離散Frechet距離，根據多條軌跡之間的離散Frechet距離之和，確定出多條位置軌跡中的目標位置軌跡。實現對密集云場景下的運動艦船的跟蹤識別，計算復雜度低、運行速度快，算法簡單，易于工程實現。

技術領域

本發明涉及衛星遙感技術領域，尤其涉及一種利用光學遙感衛星進行目標跟蹤的方法。

背景技術

靜止軌道光學遙感衛星的軌道周期與地球自轉周期相同，因此與地球保持相對靜止。其擁有較大的成像幅寬，可對指定的大面積區域進行連續觀測。高分四號衛星于2015年發射，位于東經105.6°的赤道上方，距地面高度約36000km，星下點空間分辨率優于50m×50m，成像覆蓋面積接近500km×500km，可進行大范圍實時、連續機動成像和高時間分辨率成像相結合的綜合觀測。

靜止軌道衛星光學遙感圖像檢測運動艦船為遙感衛星技術應用的一個重要方面，其利用艦船在水面上運動時所形成尾跡的灰度值進行檢測，目前常用的光學遙感衛星成像檢測目標運動艦船的方法主要有幀差法、光流法和背景減除法等方法。幀差法的原理是對時間上連續的兩幀或三幀圖像進行差分運算，不同幀對應的像素點相減，判斷灰度差的絕對值，當絕對值超過一定閾值時，即可判斷為運動目標，從而實現目標的檢測功能；光流法的原理是首先給圖像中每個像素點賦予一個速度矢量，形成光流場，若圖像中沒有運動物體，光流場連續均勻，如果有運動物體，運動物體的光流和圖像的光流不同，光流場不再連續均勻，從而可以檢測出運動物體及位置；背景減除法的原理是對背景建模，然后進行背景減除剩下前景視作所求的目標。

發明內容

(一)要解決的技術問題

由于點狀云的幾何特征和運動速度與艦船尾跡的幾何特征和運動速度極為相似，上述三種經典運動艦船目標檢測方法都不再適用，本發明提供了一種利用遙感衛星進行目標跟蹤的方法，以在密集點狀云場景下使用靜止軌道衛星光學遙感圖像準確、快速地檢測出目標運動艦船。

(二)技術方案

本發明提供了一種利用光學遙感衛星進行目標跟蹤的方法，利用光學衛星拍攝得到多張遙感圖像，多張遙感圖像組成遙感圖像序列，方法包括：S1，對遙感圖像序列進行預處理，得到預處理后的圖像序列；S2，對預處理后的圖像序列進行篩選，以篩選出多張目標圖像，目標圖像包括至少一個目標和/或至少一個與目標相似的偽目標；S3，將多張目標圖像中的同一目標或同一偽目標進行關聯，得到多條位置軌跡，其中，多條位置軌跡包括目標位置軌跡或偽目標位置軌跡；S4，計算所述多條軌跡之間的離散Frechet距離，根據多條軌跡之間的離散Frechet距離之和，確定出多條位置軌跡中的目標位置軌跡。

可選地，步驟S4之前還包括：將多條位置軌跡換算為多條海面速度軌跡。

可選地，將所述多條位置軌跡換算為多條海面速度軌跡具體為通過換算公式將多條位置軌跡換算為多條海面速度軌跡，其中，換算公式包括：

其中，V為多條海面速度軌跡組成的海面速度軌跡矩陣，k為遙感圖像中每一像素對應的海面實際距離，T為拍攝遙感圖像序列所需時長，D為多條位置軌跡組成的位置軌跡矩陣。

可選地，步驟S4具體為：S41，計算多條海面速度軌跡之間的離散Frechet距離矩陣；S42，對離散Frechet距離矩陣進行歸一化處理，得到歸一化Frechet距離矩陣；S43，計算每條海面速度軌跡與其他海面速度軌跡之間的離散Frechet距離之和，根據離散Frechet距離之和確定目標的運行軌跡。