專利名稱：基于軌跡編目模型的空間點目標天基探測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及目標探測技術，具體涉及一種利用軌道編目模型對在復雜星空背景下 運動的空間點目標進行天基探測的方法，主要用于對空間目標的探測、識別、跟蹤和測量。
背景技術：
天基空間目標探測系統(tǒng)是指對光學傳感器獲取的觀測圖像序列進行處理，從中提 取目標和背景恒星的位置、亮度等信息，并對空間目標進行定位跟蹤、編目維護以及識別分 類。漆長松提出了一種星點間部最小距離特征概念，構建局部最小距離特征，根據(jù)點 群間的相對位置關系，采用遞歸搜索的方法對運動目標進行檢測。見漆長松等，“天基平臺 深空運動小目標檢測”，光電工程，第35卷第5期。李駿提出對幀集內目標運動條痕線性擬合提取幀集測量信息的空間目標被動跟 蹤方法。見李駿等，“基于天基光學監(jiān)視的空間目標跟蹤方法研究”，空間科學學報，2009， 29(3) :3洸-331。張健提出了基于序列圖像多幀累加背景掩模幀生成的目標提取算法。見張健等， “空間目標運動軌跡提取算法研究”，紅外技術，第四卷第8期。上述探測方法都沒能很好的解決在無任何初始化條件下，在復雜的星空背景中， 對快速機動的多目標進行實時探測并長時間穩(wěn)定跟蹤的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在復雜星空背景中，對多個運動的空間點目標進行實 時探測并可長時間穩(wěn)定跟蹤的方法。該方法可以探測并跟蹤多個不同運動方式的空間目 標，算法簡單易用實現(xiàn)，可以減輕星載硬件設備的計算量。本發(fā)明提出利用軌跡編目的方法對不同的提取點進行編目，根據(jù)每個軌跡的運動 特征和判斷概率來辨別哪些是目標。具體步驟包括(1)讀取實時圖像數(shù)據(jù)；(2)對圖像進行圖像預處理；(3)自適應確定圖像閾值；(4)對圖像進行閾值分割；(5)對圖像進行連通域計算；(6)確定每個連通域的質心；(7)進行軌跡編目；(8)利用軌跡編目進行目標識別。本發(fā)明是利用軌道編目模型對復雜星空背景下的空間點目標進行天基探測。探 測波段選取在可見光波段，即380nm-780nm，探測系統(tǒng)為大視場可見光探測系統(tǒng)，視場為 20° X15°，探測器分辨率為10MX768，探測系統(tǒng)瞬時視場為1.2'。恒星最大張角為0.05〃，可以計算ImXlm的目標在1.5km處的張角為1.15'。根據(jù)以上分析可知，在可見 光范圍內即能看到目標又能看到恒星，在15°視場內比5等星亮的星平均有6. 2顆，恒星在 視場內始終是點目標，ImX Im的目標在1. 5km以外也是點目標。從上面的分析可知，要探測 到目標，必須在恒星點和目標點中找到它們的區(qū)別。本發(fā)明采用對所有提取點全部進行軌 跡編目和軌跡維護，在維護的軌跡中進行目標探測和識別。識別的方法為(1)在所有軌跡中統(tǒng)計灰度變化，如果灰度變化超過閾值，則此軌跡編目被判為目 標的概率加1 ；(2)在所有軌跡中統(tǒng)計速度變化，首先統(tǒng)計出大眾速度，如果軌跡的速度與大眾速 度差值超過閾值，則此軌跡編目被判為目標的概率加1 ；(3)在所有軌跡中統(tǒng)計尺寸變化，如果尺寸變化超過閾值，則此軌跡編目被判為目 標的概率加1 ；最后，依據(jù)統(tǒng)計的概率來判斷是否為目標，如果在整個軌跡編目中，被連續(xù)判為目 標的數(shù)目大于整個軌跡編目的數(shù)目的一半，即被判為目標。本發(fā)明的優(yōu)點(1)本發(fā)明適用于大視場可見光空間點目標天基探測。探測系統(tǒng)采用大視場，可以 擴大搜索范圍，實現(xiàn)盡早探測、盡快預警。但同時也使背景星點成倍增加，加大探測識別的 難度。本發(fā)明采用軌跡編目的方法，一旦進入穩(wěn)定的軌跡維護，對視場大小不敏感，可以實 現(xiàn)大視場探測識別。(2)本發(fā)明適用于多目標同時探測、識別和跟蹤。由于采用對視場內所有可疑點全 部進行軌跡編目，可以同時探測多個目標，并對多個目標進行識別和跟蹤。(3)本發(fā)明對于探測空間點目標可以實現(xiàn)高穩(wěn)定性和快速探測識別。由于對所有 軌跡編目的特征進行概率統(tǒng)計，使得判別目標的虛警率極大降低，增強判別目標的穩(wěn)定性。 通常情況下，在10幀之內即可判別出目標，可以實現(xiàn)對空間目標的快速探測識別。


圖1為基于軌跡編目模型的空間點目標天基探測方法流程圖。圖2為連通域計算用的九宮圖。圖3為軌跡編目算法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。使用本發(fā)明對復雜星空背景中運動的空間點目標進行探測、識別和跟蹤，其流程 圖如圖1所示，具體步驟為1)首先，對采集到的實時圖像數(shù)據(jù)進行壞點剔除、畸變校正和圖像濾波預處理；2)接著，對經過預處理的圖像數(shù)據(jù)進行自適應閾值的確定，閾值D計算公式為D = aX (M+2)其中，M為整幅圖像灰度均值，a常數(shù)，選取范圍在1.8 2. 4之間；3)對采集到的圖像進行閾值分割，閾值分割公式為
權利要求
1. 一種基于軌跡編目模型的空間點目標天基探測方法，其特征在于包括以下步驟1)首先，對采集到的實時圖像數(shù)據(jù)進行壞點剔除、畸變校正和圖像濾波預處理；2)接著，對經過預處理的圖像數(shù)據(jù)進行自適應閾值的確定，閾值D計算公式為 D = aX (M+2)其中，M為整幅圖像灰度均值，a常數(shù)，選取范圍在1. 8 2. 4之間；3)對采集到的圖像進行閾值分割，閾值分割公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于軌跡編目模型的空間點目標天基探測方法，本發(fā)明對經過預處理的圖像進行閾值分割和連通域計算，并對每個連通域進行軌跡編目，根據(jù)每個軌跡的運動特征和判斷概率來識別并跟蹤目標。本發(fā)明適用于大視場可見光空間點目標天基探測，可以擴大搜索范圍，實現(xiàn)盡早探測、盡快預警。可以同時探測多個不同運動方式的目標，并對多個目標進行識別和跟蹤。本發(fā)明對于探測空間點目標可以實現(xiàn)快速探測識別和穩(wěn)定跟蹤。
文檔編號G01V8/10GK102116876SQ20111000856
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者凌麗, 崔文楠, 張濤, 楊波, 王磊, 童廣輝 申請人:中國科學院上海技術物理研究所