[发明专利]一种动目标的精确测谱方法

权利要求书

1.一种动目标的精确测谱方法，所述动目标的精确测谱方法应用于图谱关联探测系统，所述图谱关联探测系统包括成像单元和测谱单元，所述成像单元用于对目标和/或背景成像，所述测谱单元用于获取目标和/或背景光谱，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定图谱关联探测系统的成像像面上光谱响应最大的点，将该点设为标定中心；

(2)大范围搜索捕获目标，一方面记录搜索过程中测得的背景光谱；另一方面，对目标进行捕获，如果捕获到目标，则确定该目标的图像坐标和目标所占像素多少，直至捕获到目标；

(3)根据目标的图像坐标和所述标定中心的距离，利用伺服机构的控制，快速将目标拉至标定中心，以在所述标定中心位置测量所述目标的光谱；

(4)根据步骤(2)所得的目标所占像素多少，确定在测谱范围内背景所占比例，并根据所述背景所占比例在图谱关联探测系统得到的混合谱中减去背景光谱，得到目标光谱；

(5)在图像区域内自起始位置进行扫描，当首次检测到目标时记录下所述目标所在坐标，并将其作为所述目标对应的初始图像坐标；并根据前一帧图像中目标图像的坐标，在当前帧图像的相同坐标周围进行相关滤波，将响应最大点作为当前帧的目标的图像坐标。

2.根据权利要求1所述的动目标的精确测谱方法，其特征在于，所述方法还包括：

(6)确定完当前帧的目标的图像坐标后，参照步骤(3)和步骤(4)获得当前帧下的目标光谱。

3.根据权利要求2所述的动目标的精确测谱方法，其特征在于，所述方法还包括：每隔一定时间，在测谱范围内重新确定所述背景所占比例。

4.根据权利要求3所述的动目标的精确测谱方法，其特征在于，伺服机构的控制采用PID控制，其中用K来表示伺服机构的控制系数，K越大，则伺服运动的越快，但系统超调也会增加；K越小，系统超调会越小，但伺服运动的速度也会变慢，伺服机构用于让目标稳定的保持在所述标定中心；

所述步骤(3)具体包括：

当目标的图像坐标和标定中心的距离大于预设的距离阈值时，选用较大的K值，使得伺服机构快速运动；

当目标的图像坐标和标定中心的距离小于或等于预设的距离阈值时，则选择较小的K值，以减少伺服机构的超调。

5.根据权利要求1所述的动目标的精确测谱方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括：

(4.1)已知光阑在图像上所成的测谱范围大小为Area_diap，捕获目标时所计算的目标像素大小为Area_target，可计算得到在测谱范围内，背景所占的比例p_bg为：

(4.2)当前帧测谱单元所测得的混合谱为S_multi，步骤(2)确定的背景光谱为S_bg，则目标光谱S_target计算公式为：

S_target＝S_multi-p_bg*S_bg。

6.根据权利要求1所述的动目标的精确测谱方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括：

(5.1)在当前帧图像中，以前一帧的目标图像坐标(X_target，Y_target)为中心，设置一个正方形感兴趣区域ROI，边长为b，该ROI内的灰度值用灰度矩阵F表示；

(5.2)在ROI周围采集N个同等大小的区域ROI_i，ROI_i与ROI大小相等，且重合一部分，其灰度值用灰度矩阵F_i(i＝1,2,3...N)表示；

(5.3)设置一固定卷积模板矩阵T，其大小与ROI_i像素组成的矩阵大小相等，对于每一个ROI_i，分别计算卷积值Val_i：

取最大的Val_i对应的ROI_i的中心(X_i,Y_i)为当前帧的目标图像坐标。