[發(fā)明專利]一種基于直瞄模板的全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭目標(biāo)跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011508984.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112489091B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 湖南華南光電（集團）有限責(zé)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(wù)所(普通合伙) 43204
• 代理人: 游先春

本發(fā)明公開了一種基于直瞄模板的全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭目標(biāo)跟蹤方法，利用直瞄模板和慣導(dǎo)信息校正目標(biāo)圖像，使其與全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭獲取目標(biāo)圖之間的視角和尺度一致，具有跟蹤精度高的特點；通過融合慣導(dǎo)信息和圖像信息目標(biāo)記憶跟蹤方法可縮小目標(biāo)跟蹤范圍，解決平移不變性、尺度不變性和旋轉(zhuǎn)不變性的問題；濾除類似目標(biāo)的干擾，處理目標(biāo)非線性機動短時出視場和遮擋等條件下的目標(biāo)跟蹤；采用爬山搜索策略和利用改進互信息熵作相似性度量函數(shù)，具有計算量小和抗干擾能力強的優(yōu)點，可提高目標(biāo)跟蹤魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理與機器視覺領(lǐng)域，涉及一種空地全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭的目標(biāo)跟蹤方法，特別涉及一種直瞄模板攻擊地面靜止目標(biāo)的實時跟蹤方法，適用于全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭并裝有慣性測量裝置和吊艙的空地制導(dǎo)武器，其原理也適用于所有成像制導(dǎo)武器。

背景技術(shù)

全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭的瞬時光學(xué)視場較大，使得圖像信號噪聲和圖像處理的計算量也較大；同時，其光電探測器固聯(lián)于基準(zhǔn)座，受載體擾動大，跟蹤過程中容易出現(xiàn)目標(biāo)非線性機動出視場、幾何形變和遮擋等現(xiàn)象；其直瞄模板由吊艙分布式孔徑光電系統(tǒng)等偵察設(shè)備直接指向目標(biāo)生成，與全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭獲取的實時圖之間存在視角、尺度、波段和背景的差異也較大。以上客觀因素造成傳統(tǒng)基于直瞄模板的目標(biāo)跟蹤方法難以適應(yīng)全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭；且傳統(tǒng)模板匹配跟蹤方法僅具有平移不變性，不具有旋轉(zhuǎn)不變性和尺度不變性；同時，其相似性度量(絕對差和積相關(guān)等)存在抗幾何失真能力差和在搜索策略上存在計算量大的缺點，影響其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于直瞄模板的全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭目標(biāo)跟蹤方法，可解決直瞄模板與全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭獲取目標(biāo)圖之間存在的視角差異、尺度差異、大機動、出視場和遮擋等條件下地面靜止目標(biāo)實時跟蹤問題，能實現(xiàn)全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭快速準(zhǔn)確給出目標(biāo)位置信息，為實現(xiàn)目標(biāo)精確打擊提供支撐。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于直瞄模板的全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭目標(biāo)跟蹤方法，采用如下步驟實現(xiàn)：

(1)在全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭中裝載直瞄模板1和相應(yīng)的經(jīng)緯高、姿態(tài)數(shù)據(jù)，全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭利用裝載的直瞄模板1和相應(yīng)的經(jīng)緯高、姿態(tài)數(shù)據(jù)，進行圖像校正后得到跟蹤用目標(biāo)模板2；

(2)目標(biāo)模板2與全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭所獲取的臨近目標(biāo)及區(qū)域的目標(biāo)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(biāo)在圖像中由全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭獲取的初始位置，匹配不成功繼續(xù)下發(fā)目標(biāo)實時圖進行匹配；

以上述全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭在圖像中獲取的初始位置為中心，在目標(biāo)實時圖中選擇一定區(qū)域作為跟蹤用目標(biāo)模板2，再結(jié)合慣導(dǎo)信息將跟蹤用目標(biāo)模板2與目標(biāo)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(guān)值大于閾值1，則認為匹配成功，如果不成功，繼續(xù)匹配；

(3)相關(guān)值大于閾值2，滿足換模板條件，得到目標(biāo)模板3。

進一步地，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(biāo)模板2，是通過吊艙設(shè)備獲取直瞄模板1及相應(yīng)時刻的位置和慣導(dǎo)數(shù)據(jù)，變換到全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭使用時與目標(biāo)實時圖視角和尺度一致的目標(biāo)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(tài)吊艙焦距f₀、全捷聯(lián)圖像導(dǎo)引頭的焦距f₁和目標(biāo)位置數(shù)據(jù)(λ_t,L_t,h_t)，校正時刻全捷聯(lián)導(dǎo)引頭的位置(λ₁,L₁,h₁)和姿態(tài)由高低角-θ′，校正到高低角-θ″，變換過程如下：