[发明专利]一种低轨卫星星载图谱关联探测方法与载荷

权利要求书

1.一种低轨卫星星载图谱关联探测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)检测并跟踪动目标和动态现象；进一步包括如下子步骤：

(1-1)对红外图像进行背景杂波抑制；

(1-2)将抑制后的图像进行门限分割，提取疑似动目标和动态现象；

(1-3)以疑似动目标和动态现象为处理对象，通过执行步骤(A1)～(A4)，检测出真实的动目标和动态现象，并将视场中心置于动目标或动态现象的预测位置对其进行跟踪；

(1-4)测量视场中心周围区域的红外宽光谱，得到与动目标或动态现象对应的区域光谱；

(1-5)以步骤(1-3)跟踪的动目标或动态现象为处理对象，重复执行步骤(A1)～(A4)，实现对动目标或动态现象的跟踪；

其中，所述步骤(A1)～(A4)分别为：

(A1)对多帧图像的处理对象进行坐标变换的像素偏移补偿；

(A2)对像素偏移补偿后的多帧图像进行关联，检测出真实的处理对象；

(A3)在处理对象为动目标时，计算其像面速度特征，得到其预测位置；在处理对象为动态现象时，计算其灰度特征，得到其预测位置；

(A4)定位下一帧处理对象的位置到其预测位置，将视场中心置于处理对象的预测位置；

(2)对动目标和动态现象的红外光谱进行多维度特性分析，以识别动目标和动态现象；进一步包括如下子步骤：

(2-1)定位动目标和动态现象并测量其红外光谱；

(2-2)对动目标和动态现象的红外光谱进行补偿校正；

(2-3)从校正后的动目标和动态现象的红外光谱中剔除与其对应的区域光谱，进而提取动目标和动态现象的红外光谱指纹；

(2-4)将动目标和动态现象的红外光谱指纹与典型的红外光谱库进行匹配，以识别动目标和动态现象。

2.如权利要求1所述的低轨卫星星载图谱关联探测方法，其特征在于，所述步骤(A1)中，对相邻两帧图像的处理对象进行坐标变换的像素偏移补偿通过如下方法实现：

(B1)根据探测卫星和太阳的位置，确定地心固联坐标系到卫星坐标系的转换关系矩阵M₁，确定卫星坐标系到图像坐标系的转换关系矩阵M₂；

其中，地心固联坐标系中，地心为原点O，X轴指向本初子午线，Z轴指向北极点，对X轴和Z轴按照右手螺旋法得到的方向为Y轴方向；卫星坐标系中，探测卫星指向地心方向l₁为Z′轴方向，探测卫星指向太阳的方向为l₂，由l₁和l₂叉乘得到的向量方向为Y′轴方向，对Y′轴和Z′轴按照右手螺旋法则得到的方向为X′轴方向；图像中的单个像素点在图像坐标系中的坐标是该像素点所在的行数和列数，图像u坐标轴与Y′轴同方向，图像v坐标轴与Z′OX′平面平行，与X′轴和Z′轴均成45度夹角；

(B2)根据当前帧图像和前一帧图像成像时刻卫星和太阳的位置，分别得到当前帧图像对应的地心固联坐标系到卫星坐标系的转换关系矩阵M₁′和卫星坐标系到图像坐标系的转换关系矩阵M₂′，以及前一帧图像对应的地心固联坐标系到卫星坐标系的转换关系矩阵M₁″和卫星坐标系到图像坐标系的转换关系矩阵M₂″，求出同一处理对象在当前帧和前一帧像面上出现位置之间的偏差

(B3)对之前获得的多帧图像中的同一处理对象进行基于卫星和地球运动的像素偏移补偿，得到处理对象在补偿后的多帧图像中的位置，分别计算同一处理对象在相邻两帧图像间的像面位移；根据处理对象的帧间位移和帧间成像时间间隔得到处理对象在像面上的移动速度；对多帧图像得到的处理对象在像面上的移动速度进行平均，得到处理对象的平均像面速度计算得到下一帧图像中处理对象由其自身运动引起的像素偏移其中，t为相邻两帧的时间间隔；

(B4)对卫星和地球运动以及处理对象运动引起的像素偏移进行补偿，预测下一帧处理对象在图像坐标系中的位置为(u1,v1)=(u0+Δu0→+Δu1→,v0+Δv0→+Δv1→).]]>