一種利用大型植被區(qū)域前視紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用大型植被區(qū)域前視紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法：首先結(jié)合植被特征庫和數(shù)字正射影像圖（DOM）對植被區(qū)域進(jìn)行單類分類，然后利用植被區(qū)域的形狀特性、紅外特性以及和其他地物的紅外對比特性，對植被區(qū)域地標(biāo)建立的可行性進(jìn)行分析，根據(jù)大氣參數(shù)模型、植被材質(zhì)、航跡參數(shù)制備植被區(qū)域正射紅外參考圖，再由透視變換，制備植被區(qū)域多尺度、多視點(diǎn)紅外特征圖。本發(fā)明有效地解決了在飛行目的地在被遮擋或者缺乏顯著性情況下，依據(jù)穩(wěn)定可靠的大型植被區(qū)域的紅外參考圖來進(jìn)行間接識(shí)別定位，為前視紅外導(dǎo)航制導(dǎo)提供了有效的導(dǎo)航信息和支撐保障。
【專利說明】一種利用大型植被區(qū)域前視紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器前視紅外制導(dǎo)與成像自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用大型植被區(qū)域前視紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著紅外制導(dǎo)武器和紅外成像制導(dǎo)武器的發(fā)展，對目標(biāo)與背景輻射特性及其對比特性以及紅外成像特征的研究具有重要意義，將直接影響紅外制導(dǎo)武器的性能。由于在不同場景、不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同氣候條件下，目標(biāo)與背景的紅外特性的變化很大，這對前視紅外制導(dǎo)的前視成像數(shù)據(jù)處理分析帶來一定的困難。由于每次打擊的目標(biāo)復(fù)雜多變，并且考慮到目標(biāo)特征的局限性，這就需要利用背景特性來進(jìn)行間接定位來實(shí)現(xiàn)紅外制導(dǎo)的精確制導(dǎo)。但由于目標(biāo)特性的局限性，如遠(yuǎn)距離不可見，變換進(jìn)入方位角后的遮擋，導(dǎo)致直接制導(dǎo)方法的不可靠甚至不可行。
[0003]針對這種情況，張?zhí)煨颉⒗畛?、毛寧先后提出?“一種用于前視導(dǎo)航制導(dǎo)的平面地標(biāo)選擇和參考圖制備方法”和“一種用于前視導(dǎo)航制導(dǎo)的立體地標(biāo)選擇和參考圖制備方法”，它們結(jié)合預(yù)設(shè)航路參數(shù)利用數(shù)字正射影像圖(DOM)進(jìn)行場景分析，初步確定目標(biāo)背景材質(zhì)類型和航跡上可能出現(xiàn)的立體地標(biāo)，然后利用數(shù)字表面模型(DSM)模擬預(yù)設(shè)航路上的飛行場景，分析目標(biāo)和立體地標(biāo)的被遮擋情況，根據(jù)立體地標(biāo)的選取準(zhǔn)則驗(yàn)證和確定航路上用作導(dǎo)航的平面地標(biāo)或立體地標(biāo)，制作地標(biāo)多視點(diǎn)多尺度光學(xué)特征圖，計(jì)算出各地標(biāo)的相關(guān)參數(shù)，制備相應(yīng)的帶參數(shù)的參考圖。這兩種方法都是針對在目標(biāo)被遮擋或遠(yuǎn)距離不可見的情況下，對目標(biāo)周圍的地物進(jìn)行可行性分析和地標(biāo)的選擇，在參考圖制備前期，需要進(jìn)行大量的地標(biāo)選擇分析工作，如若背景過于復(fù)雜，找出較好地標(biāo)需要較大的工作量，實(shí)時(shí)性不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用大型植被區(qū)域進(jìn)行前視導(dǎo)航紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法，目的在于解決在飛行目的地在被遮擋或者缺乏顯著性情況下，依據(jù)穩(wěn)定可靠的大型植被區(qū)域的紅外參考圖來進(jìn)行間接識(shí)別定位，為前視紅外導(dǎo)航制導(dǎo)提供了有效的導(dǎo)航信息和支撐保障。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種利用大型植被區(qū)域前視紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法，包括以下步驟:
[0007](Tl)對各種場景下的植被區(qū)域進(jìn)行人工經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，建立不同時(shí)相、不同氣候、不同地域的植被特征庫；
[0008](T2)基于植被特征庫，利用支持向量機(jī)(SVM)從高分辨率正射影像圖(DOM)中分類提取植被區(qū)域單類特征；
[0009](T3)利用提取的植被區(qū)域特征進(jìn)行可行性分析，并選取符合要求的植被區(qū)域作為地標(biāo)；[0010](T4)結(jié)合大氣參數(shù)模型、植被材質(zhì)、航跡參數(shù)和Vega紅外數(shù)據(jù)庫，制備植被區(qū)域的紅外正射紅外參考圖；
[0011](Τ5)對植被區(qū)域正射參考圖作透視變換，得到多尺度、多視點(diǎn)紅外特征圖。
[0012]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:由于被遮擋或遠(yuǎn)距離不可見情況下，需要對目標(biāo)采取間接定位時(shí)，利用大型植被區(qū)域進(jìn)行參考圖制備，充分利用植被信息進(jìn)行導(dǎo)航制導(dǎo)，可行并
且可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明總體流程圖；
[0014]圖2為不同紋理的植被示意圖；
[0015]圖3為植被特征庫植被特征的提取格式；
[0016]圖4為大型植被區(qū)域地標(biāo)可行性分析示意圖；
[0017]圖5為日本市川正射影像圖；
[0018]圖6為飛行器傳感器視場覆蓋范圍示意圖；
[0019]圖7為日本市川大型植被區(qū)域標(biāo)記圖；
[0020]圖8為日本市川植被分類圖；
[0021]圖9為日本市川大型植被區(qū)域分類圖；
[0022]圖10為日本市川大型植被區(qū)域與目標(biāo)位置關(guān)系圖；
[0023]圖11(a)為無風(fēng)條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線，圖11(b)為有風(fēng)條件下的四種材質(zhì)溫度場分布曲線；
[0024]圖12(a)為干燥條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線，圖12(b)為濕潤條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線；
[0025]圖13(a)為晴天條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線，圖13(b)為陰天條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線；
[0026]圖14(a)為能見度為5km條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線，圖14(b)為能見度為23km條件下的四種常見材質(zhì)溫度場分布曲線；
[0027]圖15為草地地表的熱平衡圖；
[0028]圖16為大型植被區(qū)域正射參考圖；
[0029]圖17為導(dǎo)引頭成像示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]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)合附圖及示例性實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的示例性實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的適用范圍。
[0031]植被在打擊場景中出現(xiàn)的概率比較大，并且植被的紅外特性相對其他地物而言比較穩(wěn)定，其一是位置的穩(wěn)定，植被是屬于綠化規(guī)劃，不會(huì)被人為的移除或者掩蓋；其二是紅外特性的穩(wěn)定，植被是有生命的物體，能保持自身溫度的相對恒定。因此，可以考慮利用大型植被區(qū)域來制備紅外制導(dǎo)的參考圖。
[0032]具體而言，本發(fā)明實(shí)施例的總體流程如圖1所示。[0033](I)建立植被特征庫
[0034]對各種場景下的植被區(qū)域進(jìn)行大量人工經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，建立不同時(shí)相、不同氣候、不同地域的植被特征庫(紋理特征和光譜特征)。不同紋理的植被如圖2所示。在本實(shí)施例中，從高分辨率正射影像圖數(shù)據(jù)庫中提取19種植被特征，包括全波段3色RGB特征，以及對每一波段提取其灰度共生矩陣4個(gè)方向上的對比度、熵、能量、逆差矩特征。特征提取格式如圖3所示。
[0035]其中，基于植被特征庫，利用支持向量機(jī)(SVM)從高分辨率正射影像圖(DOM)中分類提取植被區(qū)域單類特征。
[0036](2)大型植被區(qū)域地標(biāo)建立可行性分析 [0037]利用提取的植被區(qū)域特征進(jìn)行可行性分析，并選取符合要求的植被區(qū)域作為地標(biāo)。
[0038]針對飛行目的地處于遠(yuǎn)距離、看不清或不可見但目的地周邊存在大型植被區(qū)域的條件，植被區(qū)域的可行性分析分為三個(gè)方面，如圖4所示。
[0039]植被區(qū)域作為地標(biāo)應(yīng)盡可能的滿足標(biāo)選擇的四條準(zhǔn)則，具體包括:一、植被區(qū)域在航線附近；二、植被區(qū)域在導(dǎo)航目的地附近；三、植被區(qū)域比較顯著；四、植被區(qū)域被遮擋的可能性。一般植被都是分散在目標(biāo)的背景中，且量大，被遮擋可能性小，即使被遮擋也只能遮擋部分區(qū)域，不對后續(xù)的應(yīng)用造成影響。
[0040]如圖5所示，本實(shí)施例使用一張日本市川的正射影像圖，視點(diǎn)經(jīng)緯度為東經(jīng)139。59' 05.82"北緯 35。44' 33.13"，視點(diǎn)高度為 2.67 公里，圖像大小:1024X 1556，分辨率:1.95m。
[0041](2.1)計(jì)算傳感器視場覆蓋范圍
[0042]根據(jù)預(yù)設(shè)航跡，利用航跡飛行高度h、傳感器橫向成像角度，、縱向成像角度Φ以及成像俯仰角Θ，計(jì)算視場成像覆蓋范圍，由圖6可知，視點(diǎn)P(h，α, Θ)下傳感器視場覆蓋范圍為一梯形AB⑶，具體計(jì)算如下:
【權(quán)利要求】
1.一種利用大型植被區(qū)域前視紅外制導(dǎo)的參考圖制備方法，包括以下步驟: (Tl)對各種場景下的植被區(qū)域進(jìn)行人工經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，建立不同時(shí)相、不同氣候、不同地域的植被特征庫； (T2)基于植被特征庫，利用支持向量機(jī)(SVM)從高分辨率正射影像圖(DOM)中分類提取植被區(qū)域單類特征； (T3)利用提取的植被區(qū)域特征進(jìn)行可行性分析，并選取符合要求的植被區(qū)域作為地標(biāo)； (T4)結(jié)合大氣參數(shù)模型、植被材質(zhì)、航跡參數(shù)和Vega紅外數(shù)據(jù)庫，制備植被區(qū)域的紅外正射紅外參考圖； (T5)對植被區(qū)域正射參考圖作透視變換，得到多尺度、多視點(diǎn)紅外特征圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述可行性分析包括: (51)植被區(qū)域顯著性判斷:
【文檔編號(hào)】G06K9/62GK103743293SQ201310753699
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張?zhí)煨? 李姣, 鄭亞云, 肖聰, 凡速飛, 魯岑, 陳一夢, 陳昌勝 申請人:華中科技大學(xué)