本發(fā)明屬于目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

三維目標(biāo)的姿態(tài)估計(jì)是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)研究課題，是三維目標(biāo)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的重要部分，在人臉識(shí)別、飛行器的操作與控制等方面都有廣泛的研究。并且，三維姿態(tài)是反映空間目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)，有利于對(duì)目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和故障分析，在目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)被動(dòng)定位和目標(biāo)識(shí)別等應(yīng)用方面也具有重要的意義。

當(dāng)目標(biāo)在空間分辨率很低、成像為點(diǎn)斑狀目標(biāo)的情況下，此時(shí)僅根據(jù)點(diǎn)斑狀目標(biāo)無法準(zhǔn)確知道目標(biāo)的三維姿態(tài)信息。因此，如何進(jìn)行快速準(zhǔn)確地估計(jì)出點(diǎn)斑狀目標(biāo)的姿態(tài)已成為人們迫切需要解決的難題。

目前，在國(guó)內(nèi)外也有一些針對(duì)三維目標(biāo)的姿態(tài)估計(jì)。已有的測(cè)定空間目標(biāo)姿態(tài)的常用方法主要分為空間目標(biāo)姿態(tài)內(nèi)側(cè)和空間目標(biāo)姿態(tài)外側(cè)兩種。它是通過設(shè)備進(jìn)行跟蹤錄像，分析在時(shí)間序列上的目標(biāo)信息，從而估計(jì)三維姿態(tài)參數(shù)，顯然這種方式成本太高。另外大都是針對(duì)能夠反映出目標(biāo)形狀信息的面目標(biāo)進(jìn)行估計(jì)，并未對(duì)點(diǎn)斑狀目標(biāo)進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)。而且所處理的方式均是針對(duì)目標(biāo)本身物理信息，未考慮目標(biāo)的紅外輻射特性曲線隨著姿態(tài)變化的關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的迫切技術(shù)需求，本發(fā)明提出了一種點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)方法，該方法建立光譜與姿態(tài)對(duì)應(yīng)的特性數(shù)據(jù)庫(kù)，分析目標(biāo)在不同姿態(tài)下各組成部分的輻射特性，然后根據(jù)所測(cè)紅外譜的形態(tài)不同從而粗略估計(jì)點(diǎn)斑狀目標(biāo)的姿態(tài)，解決了如何根據(jù)紅外光譜信息估計(jì)點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)的難題。

一種點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)方法，包括離線訓(xùn)練部分和在線估計(jì)部分；

所述離線訓(xùn)練部分包括以下步驟：

(1)建立目標(biāo)三維幾何模型并依據(jù)目標(biāo)結(jié)構(gòu)劃分區(qū)域；

(2)針對(duì)目標(biāo)的各區(qū)域建立物方溫度分布模型；

(3)建立探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)大氣層內(nèi)目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的紅外輻射傳輸模型；所述六種姿態(tài)包括頂視、俯視、迎頭、追尾、左右、側(cè)面；

(4)利用已建的物方溫度分布模型和紅外輻射傳輸模型構(gòu)建目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的像方輻射能量模型；

(5)分別在六種典型姿態(tài)下，結(jié)合目標(biāo)像方輻射能量模型，仿真計(jì)算得到關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線，從而建立目標(biāo)姿態(tài)與光譜的映射數(shù)據(jù)庫(kù)；

所述在線估計(jì)部分包括以下步驟：

(6)探測(cè)點(diǎn)斑狀目標(biāo)；

(7)實(shí)時(shí)采集點(diǎn)斑狀目標(biāo)像方輻射能量，繪制關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線；

(8)將步驟(7)所得的關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線在目標(biāo)姿態(tài)與光譜的映射數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行匹配，確定目標(biāo)姿態(tài)。

進(jìn)一步，所述步驟(4)的具體實(shí)現(xiàn)過程為：

(41)根據(jù)物方溫度分布模型構(gòu)建目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式L(T_(x,y,z))：

已知在波段λ₁～λ₂、溫度為T的等效黑體輻射亮度L_b(T_(x,y,x))為：

則目標(biāo)表面紅外輻射亮度L(T_(x,y,z))為：

式中：λ為波長(zhǎng)，T_(x,y,z)為在位置(x,y,z)處的目標(biāo)物方溫度，黑體發(fā)射率ε＝1，為目標(biāo)表面材料的紅外發(fā)射率；

(42)在目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式的基礎(chǔ)上考慮大氣影響構(gòu)建在目標(biāo)像方的輻射特性表達(dá)式：

ρθ為透過率，L_θ為大氣程輻射。

進(jìn)一步，所述目標(biāo)為飛機(jī)，飛機(jī)的輻射亮度主要分為飛機(jī)蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)、尾焰三部分分別計(jì)算。

進(jìn)一步，計(jì)算飛機(jī)蒙皮輻射亮度時(shí)首先對(duì)在位置(x,y,z)處的目標(biāo)物方溫度T_(x,y,z)進(jìn)行處理，得到考慮速度后的目標(biāo)物方溫度：

式中，k為恢復(fù)系數(shù)，γ為空氣的定壓熱容量和定容熱容量之比，M為速度。

進(jìn)一步，所述步驟(8)的具體實(shí)現(xiàn)方式為：首先根據(jù)步驟(7)所得的關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線初步判定飛機(jī)姿態(tài)，從所述映射數(shù)據(jù)庫(kù)中提取該姿態(tài)對(duì)應(yīng)的光譜曲線集合；然后在光譜曲線集合中進(jìn)行精確匹配，確定目標(biāo)姿態(tài)。

進(jìn)一步，所述目標(biāo)為飛機(jī)，對(duì)步驟(7)所得的關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線進(jìn)行分析：

若以長(zhǎng)波紅外輻射為主，則初步判定姿態(tài)為迎頭；

若短/中/長(zhǎng)波輻射均存在，則初步判定姿態(tài)為側(cè)面；

若短/中/長(zhǎng)波段輻射均存在，且長(zhǎng)波紅外輻射最強(qiáng)，則初步判定姿態(tài)為俯視或仰視；

若短/中波最強(qiáng)，長(zhǎng)波輻射最弱，則初步判定姿態(tài)為尾追。

一種點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)，包括離線訓(xùn)練部分和在線估計(jì)部分；

所述離線訓(xùn)練部分包括以下模塊：

三維模型建立模塊，用于建立目標(biāo)三維幾何模型并依據(jù)目標(biāo)結(jié)構(gòu)劃分區(qū)域；

物方溫度分布模型建立模塊，用于針對(duì)目標(biāo)的各區(qū)域建立物方溫度分布模型；

紅外輻射傳輸模型建立模塊，用于建立探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)大氣層內(nèi)目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的紅外輻射傳輸模型；所述六種姿態(tài)包括頂視、俯視、迎頭、追尾、左右、側(cè)面；

像方輻射能量模型建立模塊，用于利用已建的物方溫度分布模型和紅外輻射傳輸模型構(gòu)建目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的像方輻射能量模型；

映射數(shù)據(jù)庫(kù)建立模塊，用于分別在六種典型姿態(tài)下，結(jié)合目標(biāo)像方輻射能量模型，仿真計(jì)算得到關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線，從而建立目標(biāo)姿態(tài)與光譜的映射數(shù)據(jù)庫(kù)；

所述在線估計(jì)部分包括以下模塊：

探測(cè)模塊，用于探測(cè)點(diǎn)斑狀目標(biāo)；

點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線生成模塊，用于實(shí)時(shí)采集點(diǎn)斑狀目標(biāo)像方輻射能量，繪制關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線；

姿態(tài)估計(jì)模塊，用于將生成的關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線在目標(biāo)姿態(tài)與光譜的映射數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行匹配，確定目標(biāo)姿態(tài)。

進(jìn)一步，所述像方輻射能量模型建立模塊包括：

目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式構(gòu)建子模塊，根據(jù)物方溫度分布模型構(gòu)建目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式L(T_(x,y,z))：

已知在波段λ₁～λ₂、溫度為T的等效黑體輻射亮度L_b(T_(x,y,x))為：

則目標(biāo)表面紅外輻射亮度L(T_(x,y,z))為：

式中：λ為波長(zhǎng)，T_(x,y,z)為在位置(x,y,z)處的目標(biāo)物方溫度，黑體發(fā)射率ε＝1，為目標(biāo)表面材料的紅外發(fā)射率；

目標(biāo)像方的輻射特性表達(dá)式構(gòu)建子模塊，用于在目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式的基礎(chǔ)上考慮大氣影響構(gòu)建在目標(biāo)像方的輻射特性表達(dá)式：

ρ_θ為透過率，L_θ為大氣程輻射。

進(jìn)一步，所述姿態(tài)估計(jì)模塊包括：

初步判定子模塊，用于根據(jù)生成的關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線初步判定飛機(jī)姿態(tài)，從所述映射數(shù)據(jù)庫(kù)中提取該姿態(tài)對(duì)應(yīng)的光譜曲線集合；

精確匹配子模塊，用于在光譜曲線集合中進(jìn)行精確匹配，確定目標(biāo)姿態(tài)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：

(1)將目標(biāo)姿態(tài)有效劃分為6種典型姿態(tài)，簡(jiǎn)單合理且具代表性。目標(biāo)在空間分布上是三維的，在不同的觀測(cè)角下可體現(xiàn)出目標(biāo)的多種姿態(tài)信息。為了簡(jiǎn)化處理，將目標(biāo)的姿態(tài)劃分為迎頭、尾追、仰視、俯視、左右側(cè)視這6種姿態(tài)，然后建立與這6種姿態(tài)對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)提出目標(biāo)的姿態(tài)與觀察所得的光譜曲線形狀有關(guān)。目標(biāo)的紅外輻射光譜主要是由溫度決定，而目標(biāo)自身的材質(zhì)結(jié)構(gòu)及組成對(duì)目標(biāo)表面各點(diǎn)處的溫度有著重要影響。即目標(biāo)的溫度可根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分為幾個(gè)不同區(qū)域，而目標(biāo)在不同姿態(tài)下所觀察到的目標(biāo)區(qū)域也不相同，從而使得觀測(cè)到的點(diǎn)斑狀目標(biāo)的光譜曲線也不相同。

(3)利用三維目標(biāo)的紅外光譜形態(tài)估計(jì)目標(biāo)當(dāng)前姿態(tài)。分析比較測(cè)到的點(diǎn)斑狀目標(biāo)的紅外光譜各波段內(nèi)輻射能量值的差異信息，結(jié)合因目標(biāo)結(jié)構(gòu)而形成的溫度分布及6種典型姿態(tài)下的光譜特性估計(jì)該測(cè)量的點(diǎn)目標(biāo)當(dāng)前所處的姿態(tài)。

總的來說，本發(fā)明考慮了目標(biāo)隨空間位置、姿態(tài)、探測(cè)距離等多種因素變化的溫度分布及輻射特性；將目標(biāo)的姿態(tài)進(jìn)行了有效的區(qū)分，該區(qū)分方式簡(jiǎn)單合理且準(zhǔn)確性高，解決了如何根據(jù)紅外光譜信息估計(jì)點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)的難題；

附圖說明

圖1為點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)方法流程圖；

圖2為飛機(jī)光譜特征組成示意圖；

圖3為飛機(jī)與天空、地球、太陽(yáng)等平均光譜特性曲線圖；

圖4為不同方位角下的飛機(jī)光譜數(shù)據(jù)示意圖；

圖5為某姿態(tài)下的SU-27輻射光譜圖；

圖6為大氣層內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)大氣層內(nèi)目標(biāo)時(shí)相對(duì)位置關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

一種點(diǎn)斑狀目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)方法包括離線訓(xùn)練部分和在線評(píng)估部分。離線訓(xùn)練部分包括建立目標(biāo)的三維幾何模型、溫度分布模型及大氣傳輸模型；設(shè)定仿真參數(shù)，仿真計(jì)算6種姿態(tài)下點(diǎn)斑狀目標(biāo)的紅外輻射光譜，建立“姿態(tài)-光譜”數(shù)據(jù)庫(kù)；在線評(píng)估部分包括分析測(cè)得的紅外光譜形態(tài)，比對(duì)“姿態(tài)-光譜”數(shù)據(jù)庫(kù)估計(jì)該目標(biāo)的當(dāng)前姿態(tài)。

本發(fā)明方法流程如圖1所示，以某型飛機(jī)為例，具體的實(shí)施方法包括以下步驟：

一、離線訓(xùn)練步驟

(1)建立目標(biāo)三維幾何模型并依據(jù)目標(biāo)結(jié)構(gòu)劃分區(qū)域。

本實(shí)例中，根據(jù)搜查到的某型飛機(jī)自身的尺寸及結(jié)構(gòu)信息，利用3dsmax軟件建立飛機(jī)的三維模型，并正確區(qū)分飛機(jī)的不同部位。飛機(jī)部位主要包括尾焰、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼前緣、機(jī)翼后緣、機(jī)頭、座艙級(jí)一般部位這幾個(gè)部分。

(2)針對(duì)目標(biāo)的各區(qū)域建立物方溫度分布模型。

針對(duì)目標(biāo)的各區(qū)域建立物方溫度分布模型，可實(shí)時(shí)或仿真測(cè)量，也可采用擬合方法。本發(fā)明優(yōu)選采用插值擬合法，具體而言，根據(jù)已查到的飛機(jī)溫度數(shù)據(jù)，針對(duì)不同區(qū)域?qū)ζ錅囟葦?shù)據(jù)進(jìn)行插值擬合處理，從而近似得到各區(qū)域內(nèi)隨空間位置變化的溫度分布函數(shù)，然后根據(jù)擬合得到的函數(shù)計(jì)算各區(qū)域內(nèi)其它位置的目標(biāo)點(diǎn)的溫度。

(3)建立探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)大氣層內(nèi)目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的紅外輻射傳輸模型。

通過調(diào)整目標(biāo)與探測(cè)系統(tǒng)間的位置可形成6種姿態(tài)，包括頂視、俯視、迎頭、追尾、左右、側(cè)面。分別建立探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)大氣層內(nèi)目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的紅外輻射傳輸模，建立過程如下：

大氣層內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)大氣層內(nèi)目標(biāo)條件下的輻射傳輸路徑如圖5所示：大氣層內(nèi)的探測(cè)系統(tǒng)的位置由A點(diǎn)表示，被觀測(cè)的大氣層內(nèi)目標(biāo)的位置由B點(diǎn)表示，被觀測(cè)目標(biāo)的輻射能量由B點(diǎn)向A點(diǎn)傳播。

結(jié)合大氣傳輸軟件計(jì)算大氣層內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)到空間目標(biāo)的大氣紅外透過率和程輻射時(shí)其輸入?yún)?shù)為：探測(cè)系統(tǒng)高度、目標(biāo)高度、探測(cè)系統(tǒng)與目標(biāo)間的斜距、大氣層最高高度、天頂角、地球半徑、紅外波段。其中探測(cè)系統(tǒng)高度和紅外波段依據(jù)實(shí)際情況確定；地球半徑為探測(cè)系統(tǒng)所處緯度處的半徑值；大氣層最高高度設(shè)定為100公里；天頂角如圖6中的∠CAB所示，其計(jì)算公式為：

其中分別為探測(cè)系統(tǒng)和被觀測(cè)目標(biāo)距地心的高度，為探測(cè)系統(tǒng)和被觀測(cè)目標(biāo)之間的距離。

輸入以上參數(shù)即可獲得大氣層內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)目標(biāo)在角度θ下的透過率ρ_θ和程輻射L_θ。

例如，經(jīng)計(jì)算：在正下方(θ＝0)高度50km的探測(cè)系統(tǒng)對(duì)高度10km且距離其40km的空間目標(biāo)探測(cè)時(shí)計(jì)算得到的在8～12μm的透過率ρ_θ＝0＝0.9977和程輻射L_θ＝0＝0.001905(W·m^-2·sr^-1)。

(4)利用已建的物方溫度分布模型和紅外輻射傳輸模型構(gòu)建目標(biāo)在六種典型姿態(tài)下的像方輻射能量模型。

(41)根據(jù)物方溫度分布模型構(gòu)建目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式L(T_(x,y,z))。

已知在波段λ₁～λ₂、溫度為T_(x,y,z)的等效黑體(發(fā)射率ε＝1)輻射亮度L_b(T_(x,y,x))為：

其中：L_b(T_(x,y,z))——等效黑體紅外輻射亮度(W·m^-2·sr^-1)；

λ——波長(zhǎng)(μm)；

T_(x,y,z)——在位置(x,y,z)處的目標(biāo)物方溫度(K)。

因此，表面溫度為T的目標(biāo)表面紅外輻射亮度L(T)的計(jì)算公式為：

式中：

L(T_(x,y,z))：目標(biāo)表面紅外輻射亮度(W·m^-2·sr^-1)；

L_b(T_(x,y,z))：溫度為T_(x,y,z)的黑體紅外輻射亮度(W·m^-2·sr^-1)；

目標(biāo)表面材料的紅外發(fā)射率。

(42)在目標(biāo)物方的輻射特性表達(dá)式的基礎(chǔ)上考慮大氣影響構(gòu)建在目標(biāo)像方的輻射特性表達(dá)式L(T_(x,y,z),θ)。

在本發(fā)明實(shí)例中，飛機(jī)的紅外輻射組成如圖2和圖3所示，因此主要計(jì)算飛機(jī)蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)、尾焰等部位的輻亮度。具體計(jì)算如下：

(a)發(fā)動(dòng)機(jī)輻射計(jì)算

取飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的發(fā)射率然后根據(jù)公式L(T_(x,y,z),θ)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管處的輻射亮度。

(b)飛機(jī)蒙皮輻射計(jì)算

飛機(jī)表面溫度同飛行速度(馬赫數(shù)M)有關(guān)，首先要對(duì)T_(x,y,z)進(jìn)行考慮速度因素的處理，然后利用公式L(T_(x,y,z),θ)計(jì)算蒙皮處的輻射亮度。

對(duì)于在對(duì)流層中飛行速度不是很高(M≤2.5)的飛機(jī)，飛機(jī)表面溫度T_2(x,y,z)表達(dá)為：

式中:T_2(x,y,z)——考慮速度的飛機(jī)蒙皮表面溫度(K)；

k——恢復(fù)系數(shù)，通常在0.8～0.94，對(duì)于層流取k＝0.82.；

γ——空氣的定壓熱容量和定容熱容量之比，γ＝1.4；

M——速度即飛行馬赫數(shù)。

然后按公式L(T_2(x,y,z),θ)計(jì)算飛機(jī)蒙皮的輻射亮度值，蒙皮發(fā)射率為0.85。

(c)飛機(jī)尾焰輻射計(jì)算

取飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的發(fā)射率然后根據(jù)公式L(T_(x,y,z),θ)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管處的輻射亮度。

(5)分別在六種典型姿態(tài)下，結(jié)合目標(biāo)像方輻射能量模型，仿真計(jì)算得到關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線，從而建立目標(biāo)姿態(tài)與光譜的映射數(shù)據(jù)庫(kù)。本發(fā)明實(shí)例的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖4所示。

二、在線估計(jì)步驟：

(6)探測(cè)點(diǎn)斑狀目標(biāo)

設(shè)定探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)屬性、光譜分辨率、成譜波段，動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度、飛行高度以及探測(cè)系統(tǒng)與動(dòng)目標(biāo)間的距離等仿真參數(shù)，啟動(dòng)探測(cè),得到點(diǎn)斑狀目標(biāo)圖像。

(7)實(shí)時(shí)采集點(diǎn)斑狀目標(biāo)像方輻射能量，繪制關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線。

從點(diǎn)斑狀目標(biāo)圖像獲取像素灰度信息，通過定標(biāo)方式獲取其對(duì)應(yīng)的像方輻射能量，根據(jù)多點(diǎn)的像方輻射能量點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線。

(8)將所得的關(guān)于波長(zhǎng)-目標(biāo)像方輻射能量的點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線在目標(biāo)姿態(tài)與光譜的映射數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行匹配，確定目標(biāo)姿態(tài)。

首先，按照下面典型姿態(tài)光譜特性初步判定飛機(jī)姿態(tài)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取該姿態(tài)對(duì)應(yīng)的光譜曲線集合。

①迎頭方向姿態(tài)：從飛機(jī)機(jī)頭往尾部方向觀測(cè)，此時(shí)形成的點(diǎn)目標(biāo)的光譜以蒙皮的長(zhǎng)波紅外輻射為主，其它分量較少。

②側(cè)面方向姿態(tài)：當(dāng)飛機(jī)對(duì)稱時(shí)，左右側(cè)面的光譜基本一致，此時(shí)生成的點(diǎn)目標(biāo)的光譜包括飛機(jī)蒙皮、尾噴管以及尾焰的輻射，且短/中/長(zhǎng)波輻射均有，各分量齊全。

③俯視或仰視方向姿態(tài)：從飛機(jī)的正上方向下或正下方向向上觀看，觀測(cè)到的蒙皮面積最大，生成的光譜中短/中/長(zhǎng)波段的輻射均存在，且長(zhǎng)波紅外輻射最強(qiáng)。

④尾追方向姿態(tài)：從飛機(jī)的尾部往機(jī)頭方向觀測(cè)，此時(shí)機(jī)頭觀測(cè)不到且觀測(cè)到的蒙皮面積小，主要輻射為尾焰和噴管，短/中波最強(qiáng)，長(zhǎng)波輻射最少。

然后，在初步判定得到的光譜曲線集合，對(duì)點(diǎn)斑狀目標(biāo)紅外光譜曲線進(jìn)行精確匹配，確定目標(biāo)姿態(tài)。

如圖5所示為實(shí)際測(cè)量到的SU-27型飛機(jī)的紅外輻射光譜，經(jīng)過定性分析和定量計(jì)算該光譜可知在短波、中波、長(zhǎng)波均有輻射分量，而中長(zhǎng)波5.5μm～7.5μm內(nèi)無輻射，且中波輻射最強(qiáng)，短波次之，長(zhǎng)波輻射最弱。通過匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中的典型姿態(tài)的光譜特性可知此時(shí)測(cè)量到的SU-27飛機(jī)處于尾追方向姿態(tài)，觀測(cè)到的主要是尾焰和尾噴管，而尾焰和尾噴管的溫度是飛機(jī)表面所有點(diǎn)的溫度中較高的，也符合理論分析。