[发明专利]一种基于激光红外复合的目标检测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于激光红外复合的目标检测方法及系统，通过综合利用激光三维像数据、红外二维图像信息，结合激光测距、激光/红外融合、目标跟踪检测等处理方法，完成复杂背景下激光红外成像条件系统中的目标识别与抗干扰技术。本发明方法将激光成像融入到红外成像的目标检测中,既利用红外成像范围大、不受光照影响，能够全天候工作的优点，又利用激光成像能够提供三维距离信息的特点，有效提高目标的定位精确性。

技术领域

本发明属于融合图像目标检测领域，具体涉及一种空中目标抗红外干扰的检测方法及系统。

背景技术

为了实现空中目标的有效探测，目前的探测手段主要有可见光探测，被动红外探测，微波、激光雷达等探测方式。单一探测方式由于其传感器特性和探测方式所限，往往具有较大的局限性，如红外探测方式无法对具有相似红外辐射的目标进行区分，易受到干扰导致目标探测失效；传统的激光雷达具有分辨率低、探测距离近等不足。

通过复合探测可以实现两种探测方式的优势互补，目前常用的复合探测主要有微波、红外复合，以及激光、红外复合等。

其中微波、红外复合主要是通过交接班的方式来实现不同距离下的目标探测，红外抗干扰能力并未得到有效增强；目前由于受到激光作用距离的限制，激光、红外复合探测的方式通常用于地面目标的探测，在较近距离探测时才能实现激光、红外的优势互补。此外由于激光数据的稀疏特性，与红外图像的分辨率差异较大，通常需要通过对激光、红外探测器的联合标定来实现坐标系的统一，容易产生坐标转换偏差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于激光红外复合的目标检测方法及系统，通过高精度的激光雷达信息和测距结果，与红外图像进行配准融合后，得到目标的三维信息，从而提高目标检测识别的准确率，避免在采用单一的红外图像进行目标检测识别时，由于存在红外干扰遮挡情况下的目标检测、识别能力不足的问题。

本发明的技术解决方案是：一种基于激光红外复合的目标检测方法，包括如下步骤：

采集目标的红外图像并进行预处理；

向目标发射激光脉冲，采集目标反射的激光脉冲回波信号，并对激光脉冲回波信号进行预处理，获得预处理后的激光图像；

对预处理后的红外图像和激光图像进行配准；

对配准后的红外图像和激光图像进行融合，实现目标位置的检测。

进一步地，所述对激光脉冲回波信号进行预处理包括如下步骤：

对连续多次采集的激光脉冲回波信号进行相关处理，生成相干回波信号；

对相干回波信号进行奇异值分解，并在分解后还原为激光信号。

进一步地，所述相关处理包括如下步骤：

所述相干回波信号为其中，x_ij为第i个激光脉冲回波信号的第j个采样值，s_ij、n_ij分别为第i个激光脉冲回波信号的第j个采样值中的有效信号分量和噪声分量，i，j＝0,1,…,N-1，N为发射的激光脉冲数量。

进一步地，相邻两次采集激光回波数据的起始时间的间隔与相邻两个激光脉冲的发射时间的间隔一致。

进一步地，所述对相干回波信号进行奇异值分解包括如下步骤：

根据连续的相干回波信号构造Hankel矩阵A：其中M为激光脉冲回波信号的长度，m＝(M+1)/2；

对矩阵A进行奇异值分解：其中，U、V为酋矩阵， S＝diag(σ₁,σ₂,...σ_k,...,σ_r)为奇异值矩阵，r为矩阵A的秩；