一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法

2023-11-03 02:03:42

專利名稱：一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法
技術領域：
本發明屬於飛行器自主導航與成像目標識別的技術領域，具體涉及一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，實現對序列圖像中目標的快速精確定位，為成像精確導航提供新的目標識別跟蹤方法和策略。
背景技術：
在計算資源受限條件下如何提高自動目標識別系統的識別率和實時性是導航識別定位技術領域的一個難題，對於該技術的研究具有廣泛的應用價值。飛行器導航在不同時相、天候、視點和高度等條件下，成像傳感器獲取的光學圖像中目標背景特性變化大。尤其是在遠距離成像條件下，對複雜背景下的地面目標識別，由於目標小，視場內與目標相似的重複模式較多，存在大量的幹擾，增加了目標的識別和精確定位的難度。在數字圖像處理領域，傳統的目標識別的方法是利用製備好的目標特徵模板圖像在實時圖像全圖範圍內搜索，進行相關匹配識別，從而定位目標點的像素坐標位置。然而當目標所在的場景比較複雜，背景中存在多個目標特徵相識的重複模式，或者在成像條件不理想的情況下造成所成實時圖像對比度低，背景中形成很多與目標特徵相近的區域時，利用傳統的匹配識別方法進行目標識別往往產生誤捕現象，從而不能滿足目標識別定位的要求。同時，對全視場的搜索和目標識別，其計算量大，在飛行器平臺計算資源受限的條件下， 序列圖像目標實時識別難度大，需發展快速識別方法。在現有公開的文獻中，還沒有專門針對複雜成像環境來進行序列圖像目標快速自動定位識別技術的報導，而該類目標的自動定位識別問題又是導航定位領域不得不解決的技術難題，需要新的技術方案來解決。如何充分利用平臺成像系統獲取的成像姿態參數來預測目標在圖像中的坐標從而對目標進行局部識別和精確定位，對於飛行器精確導航具有十分重要的意義。

發明內容
本發明提供了一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，目的在於解決因光學成像條件變化或者場景中存在與目標特徵相識的模式而導致所成圖像對比度較低、目標與背景相比特徵不明顯，或者圖像背景中存在較多與目標相似的重複模式的情況下目標難以精確識別定位的問題。一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，具體為(1)依據目標初始像素坐標計算當前幀圖像中光軸點在目標坐標系中的位置；(2)依據當前幀中光軸點在目標坐標系中的位置估計下一幀圖像中光軸點在目標坐標系中的位置；(3)依據下一幀圖像中光軸點在目標坐標系中的位置預測該下一幀圖像中目標最終像素坐標；
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(4)在該該下一幀圖像中以目標最終像素坐標為中心構建局部搜索窗口，通過在局部搜索窗口內捕獲目標以更新目標最終像素坐標，更新後的目標最終像素坐標作為下一次識別的目標初始像素坐標。首次識別中的目標初始像素坐標是在歷史序列圖像中全圖捕獲得到。所述步驟⑴具體為當前幀中光軸點在目標坐標系中的位置(Χ(Λ，yo0, zo0)計算方法為
權利要求
1.一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，具體為(1)依據目標初始像素坐標計算當前幀圖像中光軸點在目標坐標系中的位置；(2)依據當前幀中光軸點在目標坐標系中的位置估計下一幀圖像中光軸點在目標坐標系中的位置；(3)依據下一幀圖像中光軸點在目標坐標系中的位置預測該下一幀圖像中目標最終像素坐標；(4)在該該下一幀圖像中以目標最終像素坐標為中心構建局部搜索窗口，通過在局部搜索窗口內捕獲目標以更新目標最終像素坐標，更新後的目標最終像素坐標作為下一次識別的目標初始像素坐標。
2.根據權利要求1所述的基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，其特徵在於，首次識別中的目標初始像素坐標是在歷史序列圖像中全圖捕獲得到。
3.根據權利要求1所述的基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，其特徵在於，所述步驟(1)具體為當前幀中光軸點在目標坐標系中的位置(χ。ο，y。o，zo0)計算方法為
4.根據權利要求2所述的基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，其特徵在於，所述步驟⑵具體為下一幀中光軸點在目標坐標系中的位置(χ。ω，Υ。ω，ζ。ω)的計算方法為Xo(i)=X0O+ΔΡχωZo(i)=ζο0+ΔΡζωy0(i)=0其中，Δ Px ω=hjCtg θ jcos αj-hgCtg θ Ocos α-Ο+ΔΧΔΡζω=IiiCtg θ jsin α「h0ctg θ 0sin α-ο+Δζ且，Axi = AtiXwxXdAu Azi = AtiXwzXdAv dAu = COL/φ, Αν = ROW/ Φ(χο0,0,ζο0)為當前幀光軸點在目標坐標系中的位置，Ati表示當前幀到下一幀的成像時間差；ωχ為成像平臺沿目標坐標系χ軸方向的角速度，Wz為成像平臺沿目標坐標系ζ軸方向的角速度；α。θ。、分別表示當前幀圖像成像的方位角，俯仰角，高度；α」 Qphi* 別表示下一幀圖像對應的成像方位角，俯仰角，高度；Φ為成像儀縱向成像視場角，P為成像儀橫向成像角，ROff為實時成像行數，COL為實時成像列數。
5.根據權利要求2所述的基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，其特徵在於，所述步驟⑶具體為目標最終像素坐標0ι。ω，ν。ω)的計算方法為
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，其特徵在於，所述步驟中的局部搜索窗口的長度T_Row和寬度T_Col分別為 T_Row = L_Row+2 XbiasX T_Col = L_Co 1+2 XbiasZ 其中，
全文摘要
本發明提供了一種基於平臺慣姿參數的序列圖像目標遞推識別方法，該方法在初始全圖捕獲結果的基礎上，利用成像姿態參數對序列圖像中目標點像素坐標進行遞推預測，並結合局部檢測識別的方法進行精確定位，縮小了序列圖像目標識別過程中搜索範圍，抑制背景圖像對目標檢測識別的幹擾，減少了目標識別定位計算時間，有效的提高了目標識別的可靠性和定位精度，為動平臺成像精確導航提供可靠、高效的目標識別策略。
文檔編號G01C21/24GK102359788SQ201110266278
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者張橋, 朱虎, 朱鵬, 楊衛東, 楊洋, 黎雲 申請人:華中科技大學