[发明专利]基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法

权利要求书

1.一种基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，利用红外成像，获取每个海上目标的质心作为像方坐标；

S2，根据红外相机的成像模型，得到像方坐标到物方坐标的转化关系，将每个海上目标的像方坐标转化为红外地理坐标；

S3，根据红外成像的四角坐标，得到红外传感器的成像区域，筛选出有用的AIS信息，经过时序的线性插值处理，获取红外成像时刻每个AIS的坐标；

S4，将红外地理坐标与AIS坐标进行关联；

S5，根据关联上的若干对目标，解算出红外地理坐标与AIS坐标的变化关系，补偿红外图像的定位偏差；

其中，步骤S4中，所述将红外地理坐标与AIS坐标进行关联包括：

红外地理坐标为其中，λ_i分别表示沿纬度和经度方向的坐标

AIS坐标为：其中，N_AIS为AIS的个数；

S401，计算任意AIS坐标与红外地理坐标的点对距离：

其中，R_earth是地球平均半径；

S402，基于点对距离进行GNN关联，二维分配变量a_ij的取值需要使分配代价的加权和最小，即：

其中，a_ij＝{0,1}，a_ij为1表示点对能够匹配，否则不关联，N_IR为红外目标的个数；

同时为了提高匹配正确率，需要设置最大关联距离ε₁，超过最大距离不进行关联，得到个匹配点对；

S403，通过匹配点对进行经度与纬度方向误差的平均，估计出平移量，根据平移量对红外地理位置进行反向补偿；

S404，将补偿后新的红外地理位置代入S401中，重复S401～S403，直至满足一定的收敛条件，得到N_A个关联点对；

收敛条件为：

所述收敛条件表示在连续两次关联中，关联目标地理距离的平均值之差小于阈值，就结束迭代过程；

其中，步骤S5中，利用已经关联的N_A对目标，将红外地理坐标与AIS坐标之间的位置转换建模为以下公式所示的二元N阶多项式，通过多项式对应关系，解算出红外图像中的非合作目标的精确位置；

其中，a_mn,b_mn为多项式系数，N阶多项式的阶数与关联点对的数量满足：N_A≥(N+1)(N+2)/2。

2.根据权利要求1所述的基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，其特征在于，步骤S1中，对于红外成像得到的图像，采用双参数恒虚警检测方法，并利用积分图进行求解，CFAR判定条件为：

μ_T＞μ_B+K_cfarσ_B

其中，μ_T为目标窗的均值，μ_B和σ_B分别为杂波窗的均值与方差，K_cfar为控制虚警率的阈值。

3.根据权利要求2所述的基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，其特征在于，红外图像经CFAR检测后转化为二值图像，经过形态学处理对检测到的亮点区域进行8连通域标记，提取目标像素区域。

4.根据权利要求3所述的基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，其特征在于，提取目标像素区域后，根据像素大小剔除部分目标像素区域，选取像素大小在预设范围内的目标像素区域，计算每个海上目标的质心作为像方坐标：其中x_i,y_i分别为图像的列与行坐标，N_IR为红外目标的个数。