一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法技术

本发明专利技术属于空中运动目标光谱信息获取方法，为解决目前大孔径静态干涉光谱成像仪的使用模式，均只能连续获取几百帧连续图像，无法较好的获取运动目标的视频和光谱信息的问题，提供一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，定位空中运动目标，控制卫星平台反向侧摆对运动目标进行运动补偿推扫成像，获取运动目标的LASIS干涉图像序列；在运动目标的LASIS干涉图像序列中对运动目标进行跟踪；提取经步骤S2跟踪运动目标的运动信息，并通过所述运动目标的运动信息提取运动目标的干涉信息；计算地面背景的干涉图信息；通过步骤S3得到的运动目标干涉信息和步骤S4得到的地面背景的干涉图信息，采用干涉光谱复原法，复原出运动目标和地面背景的光谱。复原出运动目标和地面背景的光谱。

【技术实现步骤摘要】
一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法


[0001]本专利技术属于空中运动目标光谱信息获取方法，具体涉及一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法。

技术介绍

[0002]大孔径静态干涉光谱成像仪(简称LASIS)是一种成熟的星载高光谱成像信息获取设备，其通过横向剪切干涉仪的分光以及傅氏镜的成像，能够从连续的干涉图像帧中反演地物的光谱信息，这一仪器已被应用于航天对地遥感卫星上。
[0003]为了获取目标的完整光谱，在成像过程中要求目标图像完整跨越探测器的干涉维方向，从带有图像的LASIS图(形式如图1所示)中提取地物的干涉图(形式如图2所示)，并进一步反演出光谱曲线(形式如图3所示)。根据其成像原理，LASIS在推扫过程中连续获取的是地面场景的图像序列(叠加有干涉条纹)，根据分辨率和速高比的要求，其获取的原始图像序列帧频通常高于数百帧每秒，甚至能够达到上千帧。因此，当场景中有运动目标存在的时候，其具备获取目标高速运动信息的能力。
[0004]在现有的使用模式下，LASIS无论对于静止还是低速(空中目标相对于卫星速度来说为低速)目标，均只能连续获取几百帧连续图像，无法较好的获取运动目标的视频和光谱信息。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决目前大孔径静态干涉光谱成像仪的使用模式，均只能连续获取几百帧连续图像，无法较好的获取运动目标的视频和光谱信息的技术问题，提供一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]S1，定位空中运动目标，控制卫星平台反向侧摆对运动目标进行运动补偿推扫成像，获取运动目标的LASIS干涉图像序列；
[0009]S2，在运动目标的LASIS干涉图像序列中对运动目标进行跟踪；
[0010]S3，提取经步骤S2跟踪运动目标的运动信息，并通过所述运动目标的运动信息提取运动目标的干涉信息；
[0011]S4，计算地面背景的干涉图信息；
[0012]S5，通过步骤S3得到的运动目标干涉信息和步骤S4得到的地面背景的干涉图信息，采用干涉光谱复原法，复原出运动目标和地面背景的光谱。
[0013]进一步地，步骤S1中，所述定位空中运动目标具体为：
[0014]通过预报空中运动目标出现的具体经纬度，定位空中运动目标；
[0015]或者，利用空中运动目标和地面背景不同的相对运动速度，从连续的LASIS图像中
通过帧差法定位空中运动目标.
[0016]进一步地，步骤S1中，所述运动补偿推扫成像为8倍补偿方式。
[0017]进一步地，步骤S2具体为：
[0018]S2.1，在运动目标的LASIS干涉图像序列中取两帧LASIS图像，分别记做I1和I2；
[0019]S2.2，根据I1和I2的帧间隔，平移I2，使I2与I1对齐，平移后的I2记做
[0020]S2.3，分别取I1和中位于100行之后的图像，进行帧差计算；
[0021]S2.4，对经步骤S2.3进行帧差计算后的图像中大于150行的所有列做统计直方图，统计每个整数值范围内的像素点个数，去掉图像中像素值最大的前1％像素点，并将剩余像素点中像素值的最大值作为阈值T；
[0022]S2.5，将经步骤S2.3进行帧差计算后的图像中像素值大于T的部分置为1，像素值小于T的部分置为0，并用连通区域标记方法对运动目标进行检测，标记出运动目标；
[0023]S2.6，重复执行步骤S2.1至S2.5，连续在每一帧中标记运动目标，实现对运动目标的跟踪。
[0024]进一步地，步骤S3具体为：
[0025]S3.1，获取运动目标每一帧的外接矩形框，结合LASIS探测器参数，估算运动目标的运动速度；
[0026]S3.2，从步骤S2对运动目标的跟踪结果中取间隔100行以上两帧运动目标的位置，通过该两帧运动目标位置的行号差异和帧号差异计算运动目标过采样率；
[0027]S3.3，根据运动目标过采样率，得到运动目标的干涉信息。
[0028]进一步地，步骤S3.3中，所述通过该两帧目标位置的行号差异和帧号差异计算目标过采样率，具体为：该两帧目标位置的行号差异除以帧号差异，得到目标过采样率。
[0029]进一步地，步骤S3.3中，所述根据运动目标过采样率，得到运动目标的干涉信息具体为：根据运动目标过采样率，对LASIS图每隔运动目标过采样率帧数取一帧，将运动目标所在像素每个像素的DN值连成一条光谱曲线，得到运动目标点的干涉信息。
[0030]进一步地，步骤S4具体为：
[0031]S4.1，从LASIS图的地面背景中取间隔大于100行的两帧特征点位置，计算其地面背景过采样率；
[0032]S4.2，根据所述地面背景过采样率，对LASIS图每隔地面背景过采样率帧数取一帧，提取得到地面背景干涉图；
[0033]S4.3，根据步骤S3得到的运动目标跟踪结果，在所述地面背景干涉图中标记被运动目标遮挡的像素，通过前后帧中未被遮挡的相同地物信息，插值出当前帧的信息，得到地面背景的干涉图信息。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]1.本专利技术利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，能够通过大孔径静态干涉仪同时获取运动目标的视频运动信息和高光谱信息，还可以对地物信息进行反演，为空中运动目标特性分析提供了技术基础。
[0036]2.本专利技术使用补偿扫描的方式进行LASIS成像，能够实现对运动目标较长时间的连续成，一般可达500
‑
1000帧以上。
[0037]3.本专利技术是干涉高光谱成像仪使用模式的创新，更加充分发挥了LASIS体制的时空谱信息联合获取优势。
[0038]4.本专利技术在实际中可以用于对空中运动目标，例如小团云、飞机、飞艇等运动速度、运动方向、光谱特性进行同步获取，在多种领域均能够发挥重要作用。
附图说明
[0039]图1为大孔径静态干涉光谱成像仪的LASIS图(箭头表示推扫方向)；
[0040]图2为从图1中提取的地物干涉图；
[0041]图3为从图2反演处的光谱曲线图；
[0042]图4为本专利技术实施例中提取的两帧LASIS图像；
[0043]图5为本专利技术图4中I2平移后得到的图像；
[0044]图6为本专利技术图5和图4中I2进行帧差计算的图像。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，定位空中运动目标，控制卫星平台反向侧摆对运动目标进行运动补偿推扫成像，获取运动目标的LASIS干涉图像序列；S2，在运动目标的LASIS干涉图像序列中对运动目标进行跟踪；S3，提取经步骤S2跟踪运动目标的运动信息，并通过所述运动目标的运动信息提取运动目标的干涉信息；S4，计算地面背景的干涉图信息；S5，通过步骤S3得到的运动目标干涉信息和步骤S4得到的地面背景的干涉图信息，采用干涉光谱复原法，复原出运动目标和地面背景的光谱。2.如权利要求1所述一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，其特征在于，步骤S1中，所述定位空中运动目标具体为：通过预报空中运动目标出现的具体经纬度，定位空中运动目标；或者，利用空中运动目标和地面背景不同的相对运动速度，从连续的LASIS图像中通过帧差法定位空中运动目标。3.如权利要求1或2所述一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，其特征在于，步骤S1中，所述运动补偿推扫成像为8倍补偿方式。4.如权利要求3所述一种利用星载干涉仪获取空中运动目标光谱信息的方法，其特征在于，步骤S2具体为：S2.1，在运动目标的LASIS干涉图像序列中取两帧LASIS图像，分别记做I1和I2；S2.2，根据I1和I2的帧间隔，平移I2，使I2与I1对齐，平移后的I2记做S2.3，分别取I1和中位于100行之后的图像，进行帧差计算；S2.4，对经步骤S2.3进行帧差计算后的图像中大于150行的所有列做统计直方图，统计每个整数值范围内的像素点个数，去掉图像中像素值最大的前1％像素点，并将剩余像素点中像素值的最大值作为阈值T；S2.5，将经步骤S2.3进行帧差计算后的图像中像素值大于T的部分置为1，像素值小于T的部分置为0，并用连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炳樑，张耿，李思远，王爽，王一豪，姚舜，丛强，张永超，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：