[发明专利]导弹制导头的FLIR到导弹瞄准线相关和非均匀补偿

说明书

技术领域

本发明涉及目标从FLIR移交到导弹制导头(missile seeker)之前必须发生的瞄准线相关和非均匀补偿，尤其涉及未被NUC(非均匀补偿)的导弹视频与FLIR相关的方法和非均匀性补偿的基于改善场景的方法。 

背景技术

在导弹系统中，在从目标指定设备(如前视红外，ForwardLooking IR)到导弹制导头的目标移交前必须执行某些校准。这些校准包括执行瞄准线相关，来校正FLIR与导弹制导头之间的任何不精确的机械对准，并执行非均匀性补偿来降低制导头的IR成像器中的像素到像素响应非均匀性。这些调整提高了导弹捕获及追踪打击目标的机会。 

如图1和2所示，士兵10使用肩射导弹系统12瞄准并发射导弹14以击毁坦克16。导弹系统具有包括高分辨率成像器的前视红外(FLIR)系统18，该成像器捕获它的FOV22内场景的高分辨率图像20。该导弹14配备有具有低分辨率成像器的导弹制导头24，该成像器捕获它的FOV28内场景的低分辨率图像26。FLIR和导弹制导头通过如数据总线30的通道来传送信息。如所示出的，FLIR和制导头的FOV不在一条直线上，且IR成像器的非均匀性使得几乎完全遮盖了低分辨率图像26内的坦克16。 

几十年来，执行瞄准线相关的自动系统已应用在如LANTIRN的领域。已经获取了关于鲁棒性的方法的基本知识，例如用于纹理场景的边缘预滤波和掩码双级相关，用于柔和场景的基于点特征的相关。但是，这些方法需要在导弹制导头图像上的相对均匀的响应。在地对 地导弹中，通过在瞄准线相关开始之前完全冷却和非均匀补偿制导头的IR成像器来实现图像均匀性。因此，包括三个连续操作：首先，冷却制导头的IR成像器，然后再冷却的IR成像器上执行非均匀补偿，最后执行瞄准线相关。一旦完成所有三个连续操作且数据移交到导弹制导头，士兵将看到具有最小噪声并且位于他的FLIR视频中心的制导头视频。这需要时间，使得士兵暴露在敌人的射击中且危及击毁目标的任务。 

虽然需要非均匀补偿(“NUC”)来提供足够质量的图像执行瞄准线相关，但是它的主要功能是降低导弹IR视频的固定图形噪声等级以用于士兵捕获以及可能的追踪后发射期间。因为基于逐像素的IR成像器的响应可随着时间和基于环境和操作条件显著地改变，所以需要NUC。在除去或至少充分减少成像器响应中的像素到像素变化方面，NUC过程应该是有效的，NUC过程应该进行得很快且应该需要最小的操作者参与(“拧旋钮”)。 

NUC的主要方法是使用通过IR制导头的运动、或通过时间平均而光学产生的场景的模糊版本。前提是平均来说，所有像素应该看到相同的值。基于这种假定，在每个像素的模糊图像中检测到的任何高频成分被认为是非均匀像素响应的结果。校正该模糊图像以除去高频成分。接着相同的校正应用到后面的非模糊图像。该方法适用于相对“平”的图像，但对于包含相当多的高空间频率内容的场景是有问题的。这些可被感知为非均匀性及“被补偿”产生场景和依赖身体移动的图像失真。 

一旦NUC完成且具有足够低噪声等级的导弹视频可用，可执行瞄准线相关来校正导弹和FLIR间的任何失调。一般使用第一重采样FLIR图像到较粗分辨率来匹配制导头的分辨率，以实现瞄准线相关。接着，非均匀补偿后的导弹图像经数据总线传送且与重采样的FLIR图像相关。该相关过程对本领域技术人员是公知常识。相关峰值的位置表示导弹图像中心相对于FLIR瞄准线(FLIR视野的中心)的位置。一旦这个相对瞄准偏移已知，那么可将目标距离FLIR的位置和大小 映射到该导弹图像中。 

为了提高这些武器系统的有效性及保护士兵，需要简化和改进瞄准线相关的技术。而且，提供更高带宽、改进的噪声降低以及可应用到严重非均匀场景的最小用户参与的NUC技术将会进一步提高武器系统和其他IR成像系统的效力。 

发明内容

本发明提供FLIR到导弹视频的简化和改进的瞄准线相关以及IR成像器的更高带宽、更高SNR、用户友好的NUC。NUC过程也提供显示增强图像的能力。