[发明专利]一种机场空间关系约束下的时敏目标检测定位方法

说明书

技术领域

本发明属于成像自动目标识别与导航制导交叉的技术领域，更具体地，涉及一种机场空间关系约束下的时敏目标检测定位方法。

背景技术

时敏目标指的是在时间变化时目标的位置、姿态等特征也在变化。这类目标既可驻留在包括机场掩蔽库、停机坪等建筑物内，又可停留在跑道、公路旁的驻地，也可以移出驻留地在道路、跑道上运动。相对于固定目标，其不仅处于复杂的背景中，难于识别，而且其位置是动态变化的。故其检测、识别、定位问题具有极大的挑战性。

不管在民用领域还是军用领域，机场都是一个很重要的场景。对机场跑道上的运动目标检测，对于民用的航班调度、机场监控管理有突出作用，而在军事上，军用机场上的运动目标常常是重要战略目标，对其检测识别的战略意义不言而喻。

对点源时敏动目标的检测，有所谓“先检测后跟踪”和“先跟踪后检测”等两类方法研究的广泛报道。在现实的场景中，特别是复杂背景条件下，存在各种大小尺寸的运动对象及各种运动速度的对象需要我们一并检测和分析。然而，现有的大多数方法和算法是单一时间尺度的，即依据相邻帧的逐帧检测。这样当成像平台逐渐靠近目标，时敏目标在实时图中的尺度就会发生变化，传统的运动目标检测仅考虑一种尺度，不能适应目标尺度变化，这样在动平台条件下现有方法算法不能有效检测运动目标。

再者，现有的时敏动目标检测识别方法都是就运动目标的本身而言，对目标所处的背景以及场景约束没有考虑到。许多地面时敏动目标都会有一定的场景约束，比如公路、桥梁、飞机跑道等，传统的时敏动目标检测没有考虑到运动目标的约束范围，而对全图进行搜索，使得背景区域中的干扰也被当做目标，导致大量虚警。

而对全图进行时敏目标检测，算法开销很大，使得时敏目标检测的实时性没有保障。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机场空间关系约束下的时敏目标检测定位方法，其目的在于解决现有动平台条件下运动目标尺度变化导致难以检测、地面背景下存在较多干扰而导致虚警、以及时敏目标检测实时性差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种机场空间关系约束下的时敏目标检测定位方法，包括以下步骤：

（1）从卫星图片中选取包括整个机场区域的正视影像图，并根据该正视影像图生成机场地标参考图；

（2）根据预先规划的动平台的飞行航路在机场地标参考图中选取机场跑道子地标参考图，并根据该机场跑道子地标参考图构建时敏目标运动区域；

（3）获取实时图，根据实时图的实时成像行数和实时成像列数、以及动平台的飞行保障参数对机场跑道子地标参考图进行透视变换，以得到变换后的时敏目标运动区域的中心点和时敏目标运动区域，以及时敏目标驻留区域的中心点和时敏目标驻留区域；

（4）根据步骤（3）中变换后的时敏目标运动区域的中心点和时敏目标运动区域、以及变换后的时敏目标驻留区域的中心点和时敏目标驻留区域确定其在实时图中的位置，并提取实时图中的时敏目标运动区域及时敏目标驻留区域；

（5）对步骤（4）中得到的时敏目标驻留区域内进行驻留目标识别定位；

（6）在动平台下对两帧实时图进行配准，并在步骤（5）提取的时敏目标运动区域中进行多尺度运动目标窗口选择，以获得每帧实时图中每一像素点对应的窗口区域；

（7）使用时空多尺度运动目标检测方法计算步骤（6）获得的不同窗口区域的运动显著性度量值，确定最大的运动显著性度量值对应的窗口区域作为运动显著性区域，并获得该运动显著性区域的最佳时间间隔；

（8）利用最佳时间间隔、多帧累积差分方法和标记方法对步骤（4）提取的时敏目标运动区域中每个运动显著性区域提取区域内运动目标，以完成对机场空间约束下的时敏动目标检测。

优选地，机场地标参考图中包含机场跑道、机库区、机场跑道连接处。

优选地，步骤（3）包括以下子步骤：

（3-1）根据动平台的飞行保障参数计算时敏目标运动区域的中心点在前视图中的位置坐标（X_r，Y_r）；具体采用以下公式：

X_r＝ROW/2+(∠OMP-θ)*ROW/φ

以上公式中，

OT₀＝h/tanθ

OM＝OT₀+(y_c-y₀)×cosα+(x_c-x₀)×sinα