[发明专利]基于视场分光高光谱探测的空中目标高度和速度计算方法

说明书

本发明涉及一种基于视场分光高光谱成像探测的空中动目标的高度及速度计算方法，包括：对同一场景下的不同视场的多台光谱仪成像探测数据进行预处理；对不同光谱仪的成像探测数据分别进行动目标检测，确定动目标在探测图像中的位置；计算不同光谱仪探测到的目标投影在大地坐标系下X、Y方向的位置差、成像时间差以及相应时刻目标投影处成像视轴的方位角、俯仰角；计算得到目标的高度；计算得到目标速度及航向。本发明利用了不同视场的多台光谱仪对同一动目标的成像关系求解动目标的高度和速度值，解决了准确实施高光谱探测数据大气校正所需要的动目标高度、动目标状态准确描述所需的速度的问题，有利于获得更为准确的空中动目标光谱特征。

技术领域

本发明涉及基于高光谱的空中动目标探测技术，具体涉及一种基于视场分光方式高光谱探测的动目标高度和速度计算方法。

背景技术

高光谱成像技术是20世纪80年代发展起来的，它在对地观测获取目标几何图像的同时在宽谱段范围内获取成百上千个连续精细的光谱，光谱分辨率可达nm级。高光谱成像同时采集目标的几何、辐射及光谱信息，集相机、辐射计和光谱仪功能于一体，形成图像立方体，可以获得地面任意像元的光谱特征曲线，实现对目标的“指纹”识别。利用高光谱探测技术进行空中动目标探测是一种有效探测手段。

高光谱技术用于空中动目标探测时所获取的原始探测数据是地球背景下的含目标的混合像元数据，而目标的光谱特性数据通常是通过对含有目标和背景的混合像元数据进行混合像元解混得到。由于高光谱探测的结果受到大气的影响，尤其与目标所处高度的大气特性密切相关。为了准确获取目标的光谱特性，通常在进行高光谱混合像元解混前需要进行大气校正，而目标所处的高度是进行大气校正的一个重要因素，因此空中动目标的高度的估算至关重要。另一方面，目标的光谱特征与其运动状态尤其是速度密切相关，为准确描述动目标在该状态下的光谱特性还需要给出动目标的速度等信息。基于单颗卫星的测量通常无法确定空中目标尤其是非合作空中动目标的高度，关于空中动目标高度计算的相关文献亦未查见。

视场分光高光谱探测技术一般采用共光路、分视场的多台光谱仪对同一区域进行高光谱探测。由于采用了视场分光，不同光谱仪之间存在一定的视场差，在对目标区域进行高光谱成像探测时不同光谱仪探测到同一空中动目标存在一定的时间差。

针对空中动目标高光谱探测对目标高度和速度的测量需求，如何在进行空中目标高光谱探测的同时获取动目标的高度和速度等信息，尤其是如何利用基于视场分光方式的不同视场的多台光谱仪对同一空中动目标探测的成像关系求解动目标的高度和速度是一项迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视场分光高光谱探测空中动目标高度和速度计算方法，充分利用分视场的不同光谱仪对同一动目标的探测成像关系实现了对动目标的高度和速度等信息的获取。

为了达到上述的目的，本发明提供一种基于视场分光高光谱探测的空中动目标高度和速度计算方法，包括如下步骤：

步骤1，对同一场景下不同视场的多台光谱仪探测成像数据进行预处理；

步骤2，对多台光谱仪的探测成像数据进行目标检测，并确定动目标投影在图像中的位置；

步骤3，计算多台光谱仪探测到的目标投影在大地坐标系下X、Y方向的位置差、成像时间差以及成像时目标投影处视轴的方位角、俯仰角；

步骤4，计算得到空中动目标的高度；

步骤5，计算得到空中动目标的速度及航向。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的一种基于视场分光高光谱探测空中动目标高度计算和速度方法，通过充分利用不同视场的多台光谱仪对同一空中动目标成像探测的空间关系，计算得出了目标的高度和速度信息，为实施大气校正提供了目标高度这一重要信息，有利于获取更准确的空中目标光谱信息，还可以获取目标的速度等描述信息。