一种时敏目标图谱结合的测谱方法技术

本发明专利技术公开了一种时敏目标图谱结合的测谱方法，包括下述步骤：(1)获取疑似目标的红外图像；(2)根据红外图像获得所述疑似目标的前一帧位置和速度信息，并根据前一帧位置和速度信息对当前帧目标位置进行预测，获得当前帧位置；(3)根据所述疑似目标的当前位置，将疑似目标的当前位置调整为所述红外图像的中心位置；并获得所述疑似目标的光谱。对于面目标确定疑似目标要害点位置，通过预测算法、PID算法控制伺服系统对准要害点位置。当偏差为零后根据目标大小作相应的扫描窗口以克服目标光谱测不到、测不准的情况。对于点目标，通过对目标区域作固定大小的扫描窗口获得目标光谱特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理
，更具体地，涉及一种时敏目标图谱结合的测谱方法。
技术介绍
目前红外成像识别技术主要是根据目标的空间特征、时间维特征进行目标检测，但对于点源目标获取目标的时间维和空间维信息较为困难，现有的技术手段无法有效的提取目标特征。模仿人类对于物体识别依靠物体自身的材料属性，可以通过获取目标的光谱维信息来增加目标的特征。将成像、成谱相结合，可以增大探测目标的种类，提高目标的识别能力。目前主要的成像、成谱结合的目标探测手段主要为高光谱成像，对于光谱成像仪而言，主要的成谱范围为0.5微米-2.5微米，对于时敏目标而言，从亚音速到3倍音速范围内，蒙皮辐射的波段主要在8μm～12μm，其次是3μm～5μm，目前商用产品的频谱范围过窄，导致光谱强度最大的范围内光谱无法测量。目前商用的成像光谱仪在军事上主要适用于侦察，由于无法对特定目标进行连续的测谱，故对于精确目标打击并不适用。我们提出一种将图像信息、光谱信息结合的图谱一体化的目标跟踪系统，在测谱频段上满足时敏目标的测谱范围要求，能够对特定目标进行连续测谱。该设备的目的在于同时得到时敏目标的二维空间信息、以及一维光谱信息。其主要应用为对时敏目标的精确测谱。然后目前的设备存在以下的问题，由于光学系统的安装误差。成像、成谱设备的标定误差，以及成像与成谱中心位置不一致，且成谱空间分辨率为成像分辨率的f倍，成谱设备的焦距要比成像设备的焦距长，而该设计的目的在于获得更多的能量，但上述设计会导致仅有图像二维信息而缺少光谱一维信息，因此需要提出一种精确测谱方法，保证能够获得目标的一维光谱信息。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种时敏目标图谱结合的测谱方法，旨在解决现有的测谱方法不精确的问题。本专利技术提供了一种时敏目标图谱结合的测谱方法，包括下述步骤：(1)获取疑似目标的红外图像；(2)根据红外图像获得所述疑似目标的前一帧位置和速度信息，并根据前一帧位置和速度信息对当前帧目标位置进行预测，获得当前帧位置；(3)根据所述疑似目标的当前位置，将疑似目标的当前位置调整为所述红外图像的中心位置；并获得所述疑似目标的光谱。更进一步地，在步骤(1)中，所述疑似目标是根据目标面积约束、高宽比约束和灰度约束来判别的。更进一步地，所述目标面积约束为[n1,n2]，单位为像素*像素，所述高宽比约束为[h1,h2]，所述灰度约束为区域平均灰度大于M。其中，当所述疑似目标为飞机时，所述目标面积约束为10*10～30*40(单位为像素*像素)，所述高宽比约束为1:1～1:4，所述灰度约束为区域平均灰度大于200。更进一步地，步骤(2)中，采用卡尔曼滤波对当前帧目标位置进行预测，预测得到的当前帧位置(xn,yn)＝F(xspn,yspn,vspnx,vspny)，其中，xn为当前帧目标位置X方向坐标，yn为当前帧目标位置Y方向坐标，xspn为前一帧目标位置X方向坐标，yspn为前一帧目标位置Y方向坐标，vspnx为前一帧目标的X方向速度，vspny为前一帧目标的Y方向速度，F()为根据观察量在一帧时间内对目标进行线性运动预测的操作。更进一步地，步骤(3)中，在对准目标后，以像素点为单位，控制伺服系统对目标感兴趣区域进行逐像素扫描，同时启动测谱模块，测量目标光谱特征。更进一步地，对于面目标，由步骤(1)获取的目标面积大小作相应的扫面窗口；对于点目标，可作固定大小的扫描窗口。本专利技术根据图像信息获取视场范围内疑似目标，对疑似目标进行感兴趣区域检测，获取目标位置后预测下一帧图像目标位置。然后控制伺服系统对感兴趣区域作区域扫描。在扫描的同时启动测谱模块，获得目标的实时谱线；使得目标的光谱能够得到精确的测量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的时敏目标图谱结合的测谱方法实现流程图；图2为本专利技术实施例提供的时敏目标图谱结合的测谱方法基于的测谱系统的模块结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的测谱系统中伺服系统控制连接示意图；图4为本专利技术实施例提供的测谱系统中伺服系统的机械结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的伺服系统控制仿真结果图，包括位置跟踪/速度跟踪仿真；图6为本专利技术实施例提供的面状目标跟踪实际效果图；图7为本专利技术实施例提供的点状目标跟踪实际效果图；图8为本专利技术实施例提供的面状目标跟踪扫描实际效果图；图9为本专利技术实施例提供的面状目标测谱目标与背景对比图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术属于图像处理、运动控制、光谱特征的交叉领域，具体涉及到目标检测，PID控制，光谱数据分析。主要为解决时敏目标的精确测谱问题。本专利技术主要为解决时敏目标特定区域的测谱无法测量的问题。提供了一种时敏目标图谱关联的测谱方法；主要思路是根据图像信息获取视场范围内疑似目标，对疑似目标进行感兴趣区域检测，获取目标位置后预测下一帧图像目标位置。然后控制伺服系统对感兴趣区域作区域扫描。在扫描的同时启动测谱模块，获得目标的实时谱线。本专利技术提供的一种时敏目标图谱关联的测谱方法基于测谱系统，该测谱系统包括伺服系统、镜头、成像模块和测谱模块；伺服系统用于调整视场使得目标始终位于视场中心位置；镜头用于获得需要的波段的图像，成像模块用于显示、存储获得的图像信息；测谱模块用于采集图像中疑似目标的光谱。其连接关系如图2所示。本专利技术实施提供的一种时敏目标图谱结合的测谱方法具体包括下述步骤：(1)获取疑似目标的红外图像；具体地，在采集图像时，可以由目标面积、高宽比、灰度等特征判别视场内疑似目标。本步骤主要分为两个部分：获得图像，处理图像获得相关的信息。红外图像信息由镜头获得，由成像模块显示、存储红外图像信息。对于面源目标，定义如下判断准则：I：面积约束；II：高度宽度约束；III：灰度约束。所述目标面积约束为[n1,n2]，单位为像素*像素，所述高宽比约束为[h1,h2]，所述灰度约束为区域平均灰度大于M。对符合该约束条件的目标则认为是疑似目标。对于飞机为代表的面源目标，定义如下判断准则：I：面积约束；II：高度宽度约束；III：灰度约束。以对飞机目标为例，目标面积为10*10～30*40，高宽比为1:1～1:4区间范围内、区域平均灰度大于200，则认为是疑似目标。对于点源目标而言，对图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时敏目标图谱结合的测谱方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)获取疑似目标的红外图像；(2)根据红外图像获得所述疑似目标的前一帧位置和速度信息，并根据前一帧位置和速度信息对当前帧目标位置进行预测，获得当前帧位置；(3)根据所述疑似目标的当前位置，将疑似目标的当前位置调整为所述红外图像的中心位置；并获得所述疑似目标的光谱。

【技术特征摘要】
1.一种时敏目标图谱结合的测谱方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)获取疑似目标的红外图像；
(2)根据红外图像获得所述疑似目标的前一帧位置和速度信息，并根据前一帧位置和
速度信息对当前帧目标位置进行预测，获得当前帧位置；
(3)根据所述疑似目标的当前位置，将疑似目标的当前位置调整为所述红外图像的中
心位置；并获得所述疑似目标的光谱。
2.如权利要求1所述的测谱方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述疑似目标是根据目标
面积约束、高宽比约束和灰度约束来判别的。
3.如权利要求2所述的测谱方法，其特征在于，所述目标面积约束为[n1,n2]，单位为像
素*像素，所述高宽比约束为[h1,h2]，所述灰度约束为区域平均灰度大于M。
4.如权利要求3所述的测谱方法，其特征在于，当所述疑似目标为飞机时，所述目标面
积约束为10*10～30*40，所述高宽比约束为1:1～1:4，所述灰度约束为区域平均灰度大...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天序，喻洪涛，戴小兵，黄伟，余俊延，杨智慧，赵英刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42