[发明专利]一种全景电磁光学融合成像系统和方法

权利要求书

1.一种全景电磁光学融合成像方法，其特征在于，所述方法采用全景电磁光学融合成像系统，全景电磁光学融合成像系统包括两轴旋转平台(1)、平板天线阵(2)、摄像头(3)、处理电路(4)和显示屏(5)；两轴旋转平台(1)底部设有两轴旋转机构，两轴旋转机构能够带动两轴旋转平台(1)以水平朝向为基准俯仰±90°角度范围和在水平面旋转360°角度范围，两轴旋转平台(1)顶面固定有平板天线阵(2)和摄像头(3)；摄像头(3)位于平板天线阵(2)的中心，平板天线阵(2)的相位中心点位于中心即摄像头(3)位置，平板天线阵(2)主要由四个贴片圆极化天线单元构成，四个贴片圆极化天线单元阵列排布于摄像头(3)周围，每个贴片圆极化天线单元由四个贴片圆极化天线组成，四个贴片圆极化天线也阵列排布，平板天线阵(2)和摄像头(3)均连接处理电路(4)，处理电路(4)连接显示屏(5)；

方法的步骤如下：

1)控制两轴旋转平台(1)的运转，带动平板天线阵(2)和摄像头(3)进行数据采集，平板天线阵(2)采集获得电磁微波功率信号及其对应采集时刻的两轴旋转平台(1)角度坐标，摄像头(3)采集获得光学图像及其对应采集时刻的两轴旋转平台(1)角度坐标；

以水平面平台的中心为原点，横向角度用坐标θ(0°≤θ≤360°)量化，俯仰角度用坐标量化；平台运转的具体过程是：从初始0°角度开始，每次固定水平面的旋转角度θ，控制两轴旋转平台(1)运动离散遍历所有俯仰角度将每次采集到的数据及对应的角度坐标进行存储；然后增加水平面的旋转角度θ，继续控制两轴旋转平台(1)运动离散遍历所有俯仰角度

2)平板天线阵(2)将接收的电磁信号传输到天线阵后连接的处理电路(4)中，经过扫频滤波器滤波、功率监测模块功率探测和AD模数转换模块模数转换后，将输入的电磁微波功率信号转换为数字信号，绘制用数字信号大小表示电磁信号强弱的分布图，分布图对超过阈值的信号强度区域绘制阈值等高线，从而得到电磁全景图像；同时摄像头(3)将拍摄到的光学图像传输到处理电路(4)中，依次经过尺寸归一化、全景拼接和球面映射的图像处理操作后得到光学全景图像；

3)根据角度坐标对应关系将电磁全景图像中的高强度电磁信号区域标定到光学全景图像中得到电磁光学融合成像结果。

2.根据权利要求1所述的一种全景电磁光学融合成像方法，其特征在于：

所述步骤2)中的图像处理过程具体包含如下步骤：

2.1)尺寸归一化：摄像头分辨率设置为3600×2700，每一次采集到的图像大小为4:3，以原图像的中心为基准，裁剪为1800×1800像素大小的图像获得新图像，原图像和新图像的中心保持对齐；

2.2)特征提取和匹配：以经过尺寸归一化处理之后的图像作为第一输入图像，定义特征描述子，根据特征描述子提取各个第一输入图像的特征点；对于各个第一输入图像的各个特征点，通过遍历下一个第一输入图像的各个特征点，寻找相似度最高的点作为匹配点；根据特征点的匹配结果依次拼接各个图像；

2.3)球面映射：以特征提取和匹配处理后的图像作为第二输入图像，定义球面映射矩阵T，球面映射的输出图像[x,y,z]是第二输入图像[u,v,w]与映射矩阵T的卷积结果，变换公式如下：

其中，u,v,w代表每次卷积操作时第二输入图像的列向量，x,y,z代表每次卷积操作时输出图像的列向量，u,v,w,x,y,z均为1×3的列向量，其中元素为图像的像素值；a₁₁～a₃₃表示映射矩阵T进行卷积运算时的权重。