[發明專利]一種基于直瞄模板的全捷聯圖像導引頭目標跟蹤方法

有效

• 申請號: 202011508984.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112489091B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 周偉;盧鑫;陸葉;顏有翔;周波;李路;李顯彥;胡軍;朱磊;馬帥寶
• 申請（專利權）人: 湖南華南光電（集團）有限責任公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/238;G06V10/75
• 代理公司: 常德市長城專利事務所(普通合伙) 43204
• 代理人: 游先春

1.一種基于直瞄模板的全捷聯圖像導引頭目標跟蹤方法，其特征在于，具體的實現步驟如下：

(1)在全捷聯圖像導引頭中裝載直瞄模板1和相應的經緯高、姿態數據，全捷聯圖像導引頭利用裝載的直瞄模板1和相應的經緯高、姿態數據，進行圖像校正后得到跟蹤用目標模板2；

(2)目標模板2與全捷聯圖像導引頭所獲取的臨近目標及區域的目標實時圖進行匹配，匹配時采用爬山搜索策略和歸一化灰度互信息熵相似性度量，匹配成功，即可得到目標在圖像中由全捷聯圖像導引頭獲取的初始位置，匹配不成功繼續下發目標實時圖進行匹配；

以上述全捷聯圖像導引頭在圖像中獲取的初始位置為中心，在目標實時圖中選擇一定區域作為跟蹤用目標模板2，再結合慣導信息將跟蹤用目標模板2與目標實時圖進行匹配，匹配時采用爬山搜索策略和歸一化灰度互信息熵相似性度量；如果匹配相關值大于閾值1，則認為匹配成功，如果不成功，繼續匹配；

所述的爬山搜索策略的歸一化灰度互信息熵匹配方法，是按優先級調整爬山順序和利用樣本減小相關度的計算；在保證精度條件下通過等間隔設置初始爬山點實現由粗到精的搜索過程，具體流程如下：

設實時圖S的大小為N×N像素，模板圖T的大小為M×M像素，則改進的歸一化灰度互信息熵匹配方法的度量函數表示為：

式中，為實時子圖S的邊緣熵，ps(i,j)為實時子圖灰度出現的概率；為模板圖的邊緣熵，pt(i,j)為模板圖灰度出現的概率；為實時子圖和模板圖的聯合熵，pst(i,j)為實時子圖和模板圖灰度出現的聯合概率，PM為實時圖與模板圖梯度幅值與主方向的加權值；NMI(u,v)為實時子圖S_u,v處的匹配度量值，1≤NMI(u,v)≤2，并且有0≤u,v≤N-M，它的大小反映了模板圖與實時子圖之間的相似程度，值越大，相似程度越高；

如果實時圖與模板圖相關值大于閾值1，則認為匹配成功，否則匹配失敗；

(3)相關值大于閾值2，滿足換模板條件，得到目標模板3。

2.如權利要求1所述的一種基于直瞄模板的全捷聯圖像導引頭目標跟蹤方法，其特征在于，步驟(1)中所述的利用直瞄模板1進行圖像校正后得到跟蹤用目標模板2，是通過吊艙設備獲取直瞄模板1及相應時刻的位置和慣導數據，變換到全捷聯圖像導引頭使用時與目標實時圖視角和尺度一致的目標模板2；變換過程需要已知直瞄模板1時刻的位置(λ₀,L₀,h₀)和姿態吊艙焦距f₀、全捷聯圖像導引頭的焦距f₁和目標位置數據(λ_t,L_t,h_t)，校正時刻全捷聯導引頭的位置(λ₁,L₁,h₁)和姿態由高低角-θ′，校正到高低角-θ″，變換過程如下：

同理：

式中，θ′,R為獲取直瞄模板1時刻的高低角和與目標的距離，θ″,R′為校正目標模板2時刻的高低角和與目標的距離，u,v,u′,v′為獲取直瞄模板1時刻的目標圖像坐標和校正時刻目標模板2圖像坐標，y為目標PP的長度，△θ′為直瞄模板1時刻目標PP在導引頭圖像坐標系中成像張角，△θ″為校正時刻目標PP在導引頭圖像坐標系中成像張角；

通過式(5)(6)，利用直瞄模板1即可校正得到與目標實時圖視角和尺度一致的目標模板2。