[发明专利]一种基于双光谱光电搜索的无人机目标定位方法

说明书

本发明公开了一种基于双光谱光电搜索的无人机目标定位方法，利用红外‑可见光相机进行联合标定，得到红外‑见光相机坐标系间的外参数矩阵；根据设定的范围，以回扫方式搜索；目标检测，若红外与可见光图像中同时检测到目标，则为真目标，进入下一步；否则为未搜索到目标，返回上一步；转动云台，使目标位于红外图像的中心，记录此时的红外及可见光图像；根据上述外参数矩阵等信息计算目标的精确空间位置；按照固定时间间隔进行采样，重复步骤四‑六，得到采样位置的空间位置，预估目标的运动方向和速度。本发明克服了雷达及无线电检测方式的缺陷，避免了“雷达+热成像”方式在搜索角度变化的过程中热红外成像会模糊、效果难以满足需要的问题。

技术领域

本发明涉及无人机目标定位方法，具体来说是一种利用红外和可见光双光谱光电搜索的无人机目标定位方法。

背景技术

如今无人机(低小慢目标)在各领域应用广泛，与无人机相关的安全问题也逐渐为人们所重视。目前，较为通用的低小慢目标探测手段主要有两种：采用雷达或无线电探测系统。

第一种是采用雷达探测系统进行低小慢目标的探测。采用雷达进行探测识别时，存在探测盲区，雷达不能对高楼周围的无人机进行识别，采用雷达探测难以实现大多数应用环境的要求、系统难以避免外部各种干扰环境的影响。同时雷达探测需要主动发生射频功率，对外界有微波污染，同时对贴近地面建筑物的目标难以检测。

第二种是采用无线电侦测进行低小慢目标的探测。这种方法虚警概率较大，且虚警难以区分。

上述两种手段都难以直接识别目标类别，需要采用图像处理的方式进行甄别。基于红外光电的探测可以实现全天候工作，在夜晚、多云、雾、霾等恶劣天气具有良好适应性。相对于雷达、激光成像技术而言热红外成像的成本更低、监控可靠性更高，而且光电探测本身不发射信号，具有很强的隐蔽性。同时红外热成像可以清晰显示目标形状，因此可以利用图像识别技术发现伪装、虚假目标等干扰，同时也能适应复杂的环境。

现有的无人机监测系统均采用雷达或无线电侦测作为目标探测的主要手段，光电探测系统作为辅助判别系统。其中，雷达多采用脉冲多普勒雷达，只能侦测和定位运动中的目标，对于具有悬停能力的多旋翼无人机无能为力。而无线电侦测和常规的独立红外探测系统本身均不具备独立的精确定位能力。

发明内容

本发明目的是旨在提供了一种基于红外+可见光双光谱光电搜索的无人机(低小慢目标)探测、精准定位和运动状态分析的方法，克服了传统基于雷达、无线电或“雷达+热红外”反无人机系统的缺陷。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于双光谱光电搜索的无人机目标定位方法，包括如下步骤：

一、相机标定，利用红外-可见光相机进行联合标定，得到红外相机坐标系与可见光相机坐标系之间的外参数矩阵，记作[R t]；

二、设定光电搜索的范围，搜索的范围包括方位角和俯仰角，所述方位角为水平方向的转角幅度，所述俯仰角为垂直方向上的转角幅度，所述方位角和所述俯仰角的区间大于红外热成像系统的视场角；

三、光电搜索，按照步骤二中设置的搜索范围，根据方位角和俯仰角以回扫方式开始搜索；

四、进行快速红外+可见光无人机目标检测，若在红外图像和可见光图像中同时检测到无人机目标，则确定为真目标，进入步骤五；否则认定未搜索到目标，云台从一个搜索角度变换到下一个搜索角度重新搜索，即返回步骤三；

五、红外+可见光图像均检测到无人机目标后，转动云台，使无人机目标位于红外图像的中心，并记录此时的红外图像及可见光图像；

六、无人机定位，根据红外-可见光相机间的外参数矩阵、相机内参数、图像分辨率、视场角信息计算无人机目标的精确空间位置；