一種時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前紅外成像識別技術(shù)主要是根據(jù)目標(biāo)的空間特征、時間維特征進行目標(biāo)檢測， 但對于點源目標(biāo)獲取目標(biāo)的時間維和空間維信息較為困難，現(xiàn)有的技術(shù)手段無法有效的提 取目標(biāo)特征。模仿人類對于物體識別依靠物體自身的材料屬性，可W通過獲取目標(biāo)的光譜 維信息來增加目標(biāo)的特征。將成像、成譜相結(jié)合，可W增大探測目標(biāo)的種類，提高目標(biāo)的識 別能力。
[0003] 目前主要的成像、成譜結(jié)合的目標(biāo)探測手段主要為高光譜成像，對于光譜成像儀 而言，主要的成譜范圍為0.5微米-2.5微米，對于時敏目標(biāo)而言，從亞音速到3倍音速范圍 內(nèi)，蒙皮福射的波段主要在祉m~12μπι，其次是3μπι~扣m，目前商用產(chǎn)品的頻譜范圍過窄，導(dǎo) 致光譜強度最大的范圍內(nèi)光譜無法測量。目前商用的成像光譜儀在軍事上主要適用于偵 察，由于無法對特定目標(biāo)進行連續(xù)的測譜，故對于精確目標(biāo)打擊并不適用。我們提出一種將 圖像信息、光譜信息結(jié)合的圖譜一體化的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，在測譜頻段上滿足時敏目標(biāo)的測 譜范圍要求，能夠?qū)μ囟繕?biāo)進行連續(xù)測譜。該設(shè)備的目的在于同時得到時敏目標(biāo)的二維 空間信息、W及一維光譜信息。其主要應(yīng)用為對時敏目標(biāo)的精確測譜。然后目前的設(shè)備存在 W下的問題，由于光學(xué)系統(tǒng)的安裝誤差。成像、成譜設(shè)備的標(biāo)定誤差，W及成像與成譜中屯、 位置不一致，且成譜空間分辨率為成像分辨率的f倍，成譜設(shè)備的焦距要比成像設(shè)備的焦距 長，而該設(shè)計的目的在于獲得更多的能量，但上述設(shè)計會導(dǎo)致僅有圖像二維信息而缺少光 譜一維信息，因此需要提出一種精確測譜方法，保證能夠獲得目標(biāo)的一維光譜信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方 法，旨在解決現(xiàn)有的測譜方法不精確的問題。
[0005] 本發(fā)明提供了 一種時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方法，包括下述步驟：
[0006] (1)獲取疑似目標(biāo)的紅外圖像；
[0007] (2)根據(jù)紅外圖像獲得所述疑似目標(biāo)的前一帖位置和速度信息，并根據(jù)前一帖位 置和速度信息對當(dāng)前帖目標(biāo)位置進行預(yù)測，獲得當(dāng)前帖位置；
[0008] (3)根據(jù)所述疑似目標(biāo)的當(dāng)前位置，將疑似目標(biāo)的當(dāng)前位置調(diào)整為所述紅外圖像 的中屯、位置;并獲得所述疑似目標(biāo)的光譜。
[0009] 更進一步地，在步驟（1)中，所述疑似目標(biāo)是根據(jù)目標(biāo)面積約束、高寬比約束和灰 度約束來判別的。
[0010] 更進一步地，所述目標(biāo)面積約束為[nl，n2]，單位為像素*像素，所述高寬比約束為 比1，h2]，所述灰度約束為區(qū)域平均灰度大于M。
[0011] 其中，當(dāng)所述疑似目標(biāo)為飛機時，所述目標(biāo)面積約束為10*10~30*40(單位為像 素*像素），所述高寬比約束為1:1~1:4,所述灰度約束為區(qū)域平均灰度大于200。
[0012] 更進一步地，步驟(2)中，采用卡爾曼濾波對當(dāng)前帖目標(biāo)位置進行預(yù)測，預(yù)測得到 的當(dāng)前帖位置(Xn，yn) = F ( Xspn，yspn，Vspnx，Vspny )，其中，Xn為當(dāng)前帖目標(biāo)位置X方向坐標(biāo)，yn為 當(dāng)前帖目標(biāo)位置Y方向坐標(biāo)，Xspn為前一帖目標(biāo)位置X方向坐標(biāo)，yspn為前一帖目標(biāo)位置Y方向 坐柄,Vspnx為自U -帖目柄的X方向速度，Vspny為自U -帖目柄的Y方向速度，F(xiàn) 0為根據(jù)觀察重在 一帖時間內(nèi)對目標(biāo)進行線性運動預(yù)測的操作。
[0013] 更進一步地，步驟(3)中，在對準(zhǔn)目標(biāo)后，W像素點為單位，控制伺服系統(tǒng)對目標(biāo)感 興趣區(qū)域進行逐像素掃描，同時啟動測譜模塊，測量目標(biāo)光譜特征。
[0014] 更進一步地，對于面目標(biāo)，由步驟（1)獲取的目標(biāo)面積大小作相應(yīng)的掃面窗口；對 于點目標(biāo)，可作固定大小的掃描窗口。
[0015] 本發(fā)明根據(jù)圖像信息獲取視場范圍內(nèi)疑似目標(biāo)，對疑似目標(biāo)進行感興趣區(qū)域檢 巧。，獲取目標(biāo)位置后預(yù)測下一帖圖像目標(biāo)位置。然后控制伺服系統(tǒng)對感興趣區(qū)域作區(qū)域掃 描。在掃描的同時啟動測譜模塊，獲得目標(biāo)的實時譜線;使得目標(biāo)的光譜能夠得到精確的測 量。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實施例提供的時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方法實現(xiàn)流程圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例提供的時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方法基于的測譜系統(tǒng)的模塊 結(jié)構(gòu)示意圖；
[001引圖3為本發(fā)明實施例提供的測譜系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)控制連接示意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實施例提供的測譜系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明實施例提供的伺服系統(tǒng)控制仿真結(jié)果圖，包括位置跟蹤/速度跟蹤仿 真；
[0021] 圖6為本發(fā)明實施例提供的面狀目標(biāo)跟蹤實際效果圖；
[0022] 圖7為本發(fā)明實施例提供的點狀目標(biāo)跟蹤實際效果圖；
[0023] 圖8為本發(fā)明實施例提供的面狀目標(biāo)跟蹤掃描實際效果圖；
[0024] 圖9為本發(fā)明實施例提供的面狀目標(biāo)測譜目標(biāo)與背景對比圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0026] 本發(fā)明屬于圖像處理、運動控制、光譜特征的交叉領(lǐng)域，具體設(shè)及到目標(biāo)檢測，PID 控制，光譜數(shù)據(jù)分析。主要為解決時敏目標(biāo)的精確測譜問題。
[0027] 本發(fā)明主要為解決時敏目標(biāo)特定區(qū)域的測譜無法測量的問題。提供了一種時敏目 標(biāo)圖譜關(guān)聯(lián)的測譜方法;主要思路是根據(jù)圖像信息獲取視場范圍內(nèi)疑似目標(biāo)，對疑似目標(biāo) 進行感興趣區(qū)域檢測，獲取目標(biāo)位置后預(yù)測下一帖圖像目標(biāo)位置。然后控制伺服系統(tǒng)對感 興趣區(qū)域作區(qū)域掃描。在掃描的同時啟動測譜模塊，獲得目標(biāo)的實時譜線。
[0028] 本發(fā)明提供的一種時敏目標(biāo)圖譜關(guān)聯(lián)的測譜方法基于測譜系統(tǒng)，該測譜系統(tǒng)包括 伺服系統(tǒng)、鏡頭、成像模塊和測譜模塊;伺服系統(tǒng)用于調(diào)整視場使得目標(biāo)始終位于視場中屯、 位置;鏡頭用于獲得需要的波段的圖像，成像模塊用于顯示、存儲獲得的圖像信息；測譜模 塊用于采集圖像中疑似目標(biāo)的光譜。其連接關(guān)系如圖2所示。
[0029] 本發(fā)明實施提供的一種時敏目標(biāo)圖譜結(jié)合的測譜方法具體包括下述步驟：
[0030] (1)獲取疑似目標(biāo)的紅外圖像；
[0031] 具體地，在采集圖像時，可W由目標(biāo)面積、高寬比、灰度等特征判別視場內(nèi)疑似目 標(biāo)。
[0032] 本步驟主要分為兩個部分:獲得圖像，處理圖像獲得相關(guān)的信息。
[0033] 紅外圖像信息由鏡頭獲得，由成像模塊顯示、存儲紅外圖像信息。
[0034] 對于面源目標(biāo)，定義如下判斷準(zhǔn)則：1:面積約束；II:高度寬度約束；III:灰度約 束。所述目標(biāo)面積約束為[nl，n2]，單位為像素*像素，所述高寬比約束為比l，h2]，所述灰度 約束為區(qū)域平均灰度大于M。
[0035] 對符合該約束條件的目標(biāo)則認為是疑似目標(biāo)。
[0036] 對于飛機為代表的面源目標(biāo)，定義如下判斷準(zhǔn)則：I:面積約束；II:高度寬度約束； III:灰度約束。W對飛機目標(biāo)為例，目標(biāo)面積為10*10~30*40,高寬比為1:1~1:4區(qū)間范圍 內(nèi)、區(qū)域平均灰度大于200，則認為是疑似目標(biāo)。
[0037] 對于點源目標(biāo)而言，對圖像進行多尺度分解，根據(jù)同一判斷準(zhǔn)則，在某一尺度下能 夠?qū)δ繕?biāo)進行有效的檢測。
[003引計算疑似目標(biāo)大小，速度信島。分為兩種障況。對于面目標(biāo)而言主要光譜曲線集中在飛機