[发明专利]一种基于背景特征的红外目标远距离追踪方法

说明书

本发明公开了一种基于背景特征的红外目标远距离追踪方法，获取自然场景下目标环境三维场景信息，通过实时采集红外成像，对红外成像和可见光成像背景纹理的共现性特征识别并提取，对红外成像和可见光成像进行纹理特征匹配，再通过实时采集红外成像下场景信息，结合自然环境的可见光成像与目标的位置关系，实施仿射变换处理得到红外成像下目标位置预估区域；最后进行精细目标检测，提升目标识别追踪精度；一方面，即使飞行器拍摄目标区域很小，也能够通过环境背景对目标进行准确的识别和定位；另一方面，如果红外目标进行红外伪装，其特征被杂波所掩盖，但其环境背景特征难以被掩盖，故通过背景特征进行红外识别定位能够有效对其实现定位和跟踪。

技术领域

本发明属于图像处理目标跟踪领域，涉及一种红外成像目标识别与追踪的方法，尤其涉及一种基于背景特征的红外目标远距离追踪方法。

背景技术

目前，红外制导是飞行器制导的主要方式之一，可以有效地在不同气候条件下引导攻击，抗干扰性强。红外目标的识别在导航和精确制导中具有重要意义，如何提高红外目标识别的精准度一直是制导研究的难题。其中主要的难点在于，一方面，在飞行器制导过程中逐步接近目标，需要在一个很大的距离范围内都能够可靠地识别和追踪目标，然而远距离时目标显示的面积很小，甚至只有仅仅的几个像素，难以进行可靠地识别。另一方面，红外制导相对于可见光信号，红外信号的纹理特征较弱，难于应用自然场景分析中的高效率纹理图像检测算子，在复杂的地面环境背景中，打击目标难以被准确地识别，此外目标还有可能进行红外伪装，造成识别效率低下。

现有的制导飞行和瞄准方案中，基于模式识别的目标自动识别和飞行中人工介入识别都是可用的技术手段。但远距离时目标微弱和目标伪装的问题依然存在，是红外目标成像制导中亟需解决的关键理论和技术问题的关键。

在对红外目标通过算法自动识别的同时，为进一步提高目标识别与追踪精度，现有红外目标的自动化识别系统通常引入人工介入识别，即人在回路，由操作员通过电视屏幕远程观察，在自动识别的基础上通过指令实时引导修正飞行器姿态，实现更精准的红外目标识别。然而，人工介入识别精度严重依赖于操作员的观察能力和决策水平。

因此，红外目标识别中的远距离、成像形态多变目标的自动识别以及目标选择和导航优化等是提高末端自动制导精确性的关键研究问题，尚未有较为完善的解决方案提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于背景特征的红外目标远距离追踪方法，针对红外成像中远距离、成像形态多变目标的自动识别问题，进行精细目标检测，提升目标识别追踪精度，解决现有远距离红外目标自动识别问题中目标像素过小，形态变化复杂模糊难以识别的问题。

本发明的技术方案如下：一种基于背景特征的红外目标远距离追踪方法，包括以下步骤：

S1，对目标周围环境红外辐射强度建模和复杂自然环境建模，事先对目标周围环境进行侦察，利用测量手段获取目标和背景的绝对和相对位置关系信息，利用摄像手段获取自然环境的可见光成像；根据可见光成像描述的目标和环境背景信息，确定飞行器红外成像的导航信息；从而令飞行器在飞行制导过程中实时对其周围环境拍摄采集红外成像；

S2，对S1所采集自然环境的可见光成像以及红外成像进行特征表达，实现可见光成像以及红外成像从图像域到参量空间的转换；即实现红外成像和自然环境的可见光成像的特征表达；

S3，将S2完成的红外成像的特征表达与自然环境的可见光成像的特征表达结合提取共现性特征；选择共现性特征作为匹配特征点，通过仿射变换和关系传递，将可见光成像中背景候选参考点和目标坐标及相对位置关系传递到红外成像中来，计算获得红外成像各帧背景候选参考点和目标点的估计坐标；