[发明专利]基于空中三维定位的线型目标落点定位方法

权利要求书

1.一种基于空中三维定位的线型目标落点定位方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一：基于测站S1和测站S2采集的场景图像，采用多帧累积平均的背景建模法，对场景图像的背景分量进行动态估计，建立背景图像模型；

步骤二：对测站S1和S2采集的场景图像和动态背景图像进行形态学TopHat变换，增强背景图像中弱小线型空中目标，采用背景差法进行背景抑制，提高图像信杂比；

步骤三：考虑目标的线型几何特征，采用中值滤波与双边滤波方法进行组合滤波，滤除图像噪声；

步骤四：采用阈值分割法，对图像进行二值化，计算二值化图像连通区域的椭圆偏心率特征E，根据连通区域的椭圆偏心率特征E的阈值判断，剔除线型特征较弱的连通区域，留下线型特征较强的连通区域；

步骤五：采用Hough检测算法，检测二值图像中疑似线型目标；

步骤六：轨迹关联通过轨迹匹配、轨迹更新、轨迹预测和轨迹检测，剔除不满足目标运动特性的虚假线型目标，并跟踪目标轨迹；

步骤七：采用双站测向交会法，对落地前一帧中线型目标的起止像素点P1、P2分别进行三维空间定位，对落地前一帧图像中空中线型目标的三维空间定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于空中三维定位的线型目标落点定位方法，其特征是：所述步骤一具体为：

第一步：背景图像初始化，以测站S1和S2采集相机开机后采集到的第一帧图像对背景图像进行初始化，通过下式表达：

BImg＝Img (1)

其中，Img表示相机采集的场景图像，BImg表示背景图像；

第二步：采用多帧累积平均背景建模法，建立背景图像动态模型，基于当前新采集的图像帧，对背景图像迭代更新，通过下式表达：

其中，NumF表示背景累积迭代估计的图像帧数。

3.根据权利要求1所述的一种基于空中三维定位的线型目标落点定位方法，其特征是：所述步骤二具体为：

第一步：基于图像中线型弱小目标的形状和灰度特征，选择相应的TopHat变换结构元素，对当前场景图像和背景图像分别进行TopHat变换，增强背景图像中弱小线型空中目标，通过下式表达：

thImg＝Img-open(Img，element) (3)

thBImg＝BImg-open(bgImg，element) (4)

其中，thImg与thBImg分别表示TopHat算法增强的场景图像与背景图像，open()表示图像形态学处理中的开运算，element表示开运算中的结构元素；

第二步：基于背景估计的结果，在TopHat变换增强的基础上，采用背景差法进行背景抑制，增强图像，通过下式表达：

Img＝thImg-thBImg (5)

第三步：对场景图像中线型目标的检测结果，判断是否需要对背景图像进行再次更新，用以下一帧图像的算法处理，若场景图像中检测到疑似线型目标，则保持建立的背景图像模型不变；若未检测到疑似线型目标，则将背景模型更新为场景图像，作为下一帧图像算法处理的背景图像输入，通过下式表示：

4.根据权利要求1所述的一种基于空中三维定位的线型目标落点定位方法，其特征是：所述步骤三中采用中值滤波与双边滤波两种保边滤波方法进行图像组合滤波，在滤除图像噪声的同时，保留目标的线型几何特征，双边滤波计算过程通过下式表达:

其中，Img(p)与Img^*(p)分别表示滤波前后像素点p的像素值，N(p)表示像素p的邻域像素集合，q表示p邻域像素点，与分别表示双边滤波空间域高斯滤波权重函数和值域特征保持权重函数。