[發明專利]一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置

有效

• 申請號: 202010725490.7
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111913190B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 趙春暉;徐卿;鄭然;薛志鵬;劉魯;林大泳
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01S17/90
• 分類號: G01S17/90;G01S7/48
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

1.一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置，其特征在于：包括彩色紅外共孔徑成像敏感器、二維伺服指向機構、綜合控制單元、二次電源；

所述彩色紅外共孔徑成像敏感器對暗弱目標進行探測成像，針對單幀多光譜圖像數據進行空域濾波和數據融合，對多幀連續圖像基于多幀序列目標匹配算法識別出暗弱目標，并輸出目標與光軸的角度偏差；

所述二維伺服指向機構驅動成像敏感器進行大范圍搜索成像，敏感器識別暗弱目標后，把暗弱目標和敏感器光軸角度偏差送到二維伺服指向機構進行指向修正，將目標始終置于敏感器視場中心進行跟蹤；

所述綜合控制單元將敏感器的測量數據和狀態數據打包后傳送到其它分系統處理；

所述二次電源完成系統各模塊的供電；

所述彩色紅外共孔徑成像敏感器包括彩色紅外多光譜共孔徑光學系統、可見光彩色大面陣成像探測器電路模塊、長波紅外面陣探測器電路模塊和高速圖像與信息處理模塊；

所述彩色紅外多光譜共孔徑光學系統接收進入光學系統視場內的暗弱目標和強背景的入射光線，并對可見彩色和紅外雙光譜進行分光，使之分別在可見彩色探測器和紅外探測器上成像；

所述可見光彩色大面陣成像探測器電路模塊實現對暗弱目標的彩色成像；

所述長波紅外面陣探測器電路模塊實現對暗弱目標的紅外成像；

所述高速圖像與信息處理模塊實現對可見彩色圖像和紅外圖像的數據采集、空域濾波壓縮和融合，以及暗弱目標的識別匹配；所述高速圖像與信息處理模塊設有高實時捕獲識別算法單元，采用圖像空域濾波算法，針對圖像進行濾波處理，僅對亮像素信息進行存儲；采用基于單幀多光譜圖像數據融合處理算法、多幀序列動目標濾波匹配算法，實現高動態弱小目標識別和全天時連續跟蹤。

2.根據權利要求1所述的一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置，其特征在于：所述二維伺服指向機構包括二維轉臺和轉臺伺服控制驅動電路；

所述二維轉臺主框架采用U型架式構型的方案，安裝在二維轉臺上的彩色紅外共孔徑成像敏感器的質心通過轉臺回轉中心，俯仰和方位電機驅動俯仰軸和方位軸分別實現系統沿俯仰方向(-45°～75°)和方位方向(-90°～90°)的掃描及跟蹤；

所述轉臺伺服控制驅動電路采用永磁同步電機直驅、光電編碼器測角的方案，永磁同步電機驅動轉臺按控制要求運動，光電編碼器反饋轉臺的位置狀態。

3.根據權利要求1所述的一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置，其特征在于：所述的彩色紅外多光譜共孔徑光學系統，采用可見彩色和長波紅外雙通道共孔徑光學系統結構形式，由卡塞格林系統共用光路和多光譜分光成像系統構成，具有一次成像、兩反系統加透射鏡組校正的形式，光學系統視場為5°×5°。

4.根據權利要求1所述的一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置，其特征在于：所述圖像空域濾波算法為改進的形態學TopHat濾波算法，開運算定義為先腐蝕、后膨脹，TopHat濾波針對原始圖像經過形態學開運算后得到對圖像的背景估計，再與原始圖像對應像素相減，即可以濾去背景，選取的結構元b為7*7的平結構元。

5.根據權利要求1所述的一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置，其特征在于：所述單幀多光譜圖像數據融合處理算法具體為：首先判斷彩色圖像是否飽和，對未飽和的彩色圖像降采樣為RGB三通道圖像，然后對RGB三通道圖像和經過條紋噪聲校正的紅外圖像均采用空域濾波，再對空域濾波后的各圖像，均提取出圖像中最亮的N個亮像素，對RGB三通道圖像和紅外圖像的亮像素按照像素坐標按比例疊加，最后對疊加后的全部亮像素中提取最亮的M個亮像素，對亮像素基于四連通域聚類算法提取連通域，再利用質心法計算出連通域的位置。

6.根據權利要求1所述的一種基于彩色紅外光譜共孔徑成像的臨近空間暗弱目標定向裝置，其特征在于：所述多幀序列動目標濾波匹配算法具體為：對每一幀圖像提取出的連通域，從第二幀開始，逐幀逐個連通域進行與之前所有幀中的連通域匹配，匹配按照目標的運動速度方向符合觀測目標特性的原則進行檢測，將成功匹配的連通域組合進行保存，即為所識別的暗弱目標運動序列。