[發(fā)明專(zhuān)利]仿鷹眼中腦回路返回抑制機(jī)制的無(wú)人靶機(jī)目標(biāo)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011079197.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112215902B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧亦敏;王思遠(yuǎn);段海濱;魏晨;吳江;周銳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/80
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/80;G06T7/90
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛(ài)華

本發(fā)明公開(kāi)一種仿鷹眼中腦回路返回抑制機(jī)制的無(wú)人靶機(jī)目標(biāo)檢測(cè)方法，步驟一：攝像頭標(biāo)定，獲取攝像頭內(nèi)外參數(shù)，矯正圖像畸變；步驟二：仿猛禽顏色恒常的光照處理，恢復(fù)圖像正常光照下的色彩信息；步驟三：仿鷹中腦開(kāi)?關(guān)相應(yīng)機(jī)制圖像預(yù)處理；步驟四：基于鷹視敏度函數(shù)的顯著區(qū)域提?。徊襟E五：基于鷹中腦返回抑制機(jī)制的目標(biāo)輸出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：一、借鑒鷹眼生物圖像處理機(jī)制，提取鷹中腦回路返回抑制目標(biāo)檢測(cè)框架，應(yīng)用于無(wú)人靶機(jī)小目標(biāo)檢測(cè)；二、本方法能適應(yīng)各類(lèi)環(huán)境中的靶機(jī)小目標(biāo)檢測(cè)問(wèn)題，去除光照、對(duì)比度等外部因素影響，增加算法適應(yīng)性；三、本發(fā)明方法框架簡(jiǎn)潔，節(jié)省了目標(biāo)檢測(cè)計(jì)算量，大幅減小機(jī)載計(jì)算載荷要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種仿鷹眼中腦回路返回抑制機(jī)制的無(wú)人靶機(jī)目標(biāo)檢測(cè)方法，屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

靶機(jī)是一種用于模擬空中機(jī)動(dòng)目標(biāo)的軍用飛行器，在對(duì)空武器的研制、檢驗(yàn)及部隊(duì)的戰(zhàn)訓(xùn)等方面具有非常重要的作用。隨著材料、電子、傳感器和電池的發(fā)展，無(wú)人靶機(jī)技術(shù)也在不斷的發(fā)展。靶機(jī)技術(shù)能夠?yàn)榘o(wú)人偵察機(jī)、無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)、無(wú)人水下航行器、無(wú)人水面艇、無(wú)人智能化坦克和裝甲車(chē)、軍用機(jī)器人等多種類(lèi)型設(shè)備提供先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，集中了微電子、光電子、納米、微機(jī)電、計(jì)算機(jī)、通信、新材料、新動(dòng)力以及航空航天等高新技術(shù)的許多尖端成果。多年來(lái)，世界各國(guó)將研究聚焦在靶機(jī)的識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)直接影響了作戰(zhàn)飛機(jī)自身飛行性能、機(jī)載武器、航空電子設(shè)備、電子或紅外干擾設(shè)備的發(fā)展。目前，戰(zhàn)斗機(jī)廣泛采用了雷達(dá)或紅外隱身措施，普通偵查手段無(wú)法完全捕獲戰(zhàn)斗機(jī)信息，使對(duì)空武器系統(tǒng)打擊這些目標(biāo)更加困難。因此，為評(píng)估對(duì)空武器系統(tǒng)對(duì)于空中目標(biāo)的打擊效果，開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)，需要具有能夠反應(yīng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)與光電特性的空中機(jī)動(dòng)靶目標(biāo)。由此可見(jiàn)，靶機(jī)在對(duì)空武器的研制、生產(chǎn)和檢驗(yàn)過(guò)程中具有極其重要的作用。一個(gè)國(guó)家的靶機(jī)目標(biāo)檢測(cè)水平也間接反映了其對(duì)空武器系統(tǒng)的綜合性能，靶機(jī)的目標(biāo)檢測(cè)從根本上決定了對(duì)空武器裝備的最終作戰(zhàn)效能。

常用的靶機(jī)目標(biāo)檢測(cè)方法有慣性測(cè)量技術(shù)、衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)、雷達(dá)測(cè)量技術(shù)等。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)于機(jī)動(dòng)單位高度智能化的要求下，飛行器需要具有極高的自主性，這依賴(lài)于精準(zhǔn)的外部感知功能。光學(xué)探測(cè)手段中的主動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)是主流方案之一，借助目標(biāo)檢測(cè)可以獲得較為完整的環(huán)境信息，同時(shí)擁有較廣的探測(cè)區(qū)域，擁有捕獲移動(dòng)小目標(biāo)的能力。鷹隼類(lèi)動(dòng)物生活在復(fù)雜多變的環(huán)境內(nèi)，生存與捕食都面臨極大的挑戰(zhàn)。環(huán)境中的各種不確定因素會(huì)導(dǎo)致鷹視網(wǎng)膜接收到的圖像有較大的差異，包含圖像的亮度、對(duì)比度以及圖像光譜分析等等。研究表明，鷹類(lèi)具有極高的視覺(jué)敏感度，即具有從遠(yuǎn)處分辨小目標(biāo)的能力。鷹善于從遠(yuǎn)距離鎖定獵物，能夠從嘈雜多變的背景下將小目標(biāo)獵物分辨出來(lái)，并對(duì)小目標(biāo)持續(xù)跟蹤。由于鷹的捕食場(chǎng)景不斷變化，不論是天空、叢林、山地或是湖泊，在不同的氣象條件下，鷹眼對(duì)小目標(biāo)識(shí)別具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。這樣卓越的小目標(biāo)檢測(cè)能力不僅源于鷹眼構(gòu)造，更重要的是鷹中腦網(wǎng)絡(luò)對(duì)視網(wǎng)膜圖像信息的處理。返回抑制存在于視頂蓋-峽核之間的反饋回路中，具有極強(qiáng)的無(wú)關(guān)干擾信息抑制功能。故將鷹中腦返回抑制機(jī)制應(yīng)用于無(wú)人靶機(jī)的目標(biāo)檢測(cè)，極大提高目標(biāo)搜索效率。

小目標(biāo)圖像處理過(guò)程包含圖像校正、圖像預(yù)處理、目標(biāo)檢測(cè)等，目前圖像校正與圖像預(yù)處理技術(shù)較為成熟，目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程直接影響無(wú)人靶機(jī)的探測(cè)效果，也是目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵部分。當(dāng)前屬于研究熱門(mén)的深度學(xué)習(xí)方法也有小目標(biāo)檢測(cè)方面的應(yīng)用，但由于深度學(xué)習(xí)方法普遍對(duì)于算力要求較高，空中平臺(tái)無(wú)法滿(mǎn)足計(jì)算載荷的需求。深度學(xué)習(xí)方法計(jì)算量大，對(duì)硬件的需求較高，且模型設(shè)計(jì)過(guò)程繁瑣，部分技術(shù)缺乏理論支撐，對(duì)于參數(shù)調(diào)整有一定依賴(lài)性。且深度學(xué)習(xí)方法對(duì)于噪聲較為敏感，容易受干擾影響而忽略目標(biāo)信息。仿鷹眼中腦網(wǎng)絡(luò)返回抑制機(jī)制的小目標(biāo)檢測(cè)算法穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠從較大的場(chǎng)景中迅速鎖定移動(dòng)小目標(biāo)位置并持續(xù)跟蹤。鷹具有生物中最優(yōu)越的視覺(jué)系統(tǒng)，本發(fā)明借鑒鷹中腦回路的返回抑制機(jī)制，歸納模型應(yīng)用于無(wú)人靶機(jī)目標(biāo)的提取步驟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種仿鷹眼中腦回路返回抑制機(jī)制的無(wú)人靶機(jī)目標(biāo)檢測(cè)方法，旨在提高無(wú)人靶機(jī)目標(biāo)探測(cè)的快速性與準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景下的無(wú)人靶機(jī)小目標(biāo)識(shí)別，為后續(xù)導(dǎo)航制導(dǎo)攻擊目標(biāo)提供基礎(chǔ)。