[发明专利]一种基于微型制冷红外热像仪的野生动物观测系统及方法

权利要求书

1.一种基于微型制冷红外热像仪的野生动物观测系统的观测方法，其特征在于，基于微型制冷红外热像仪的野生动物观测系统, 包括光电吊舱和数据处理终端；其中，所述光电吊舱用于同时获取野生动物的红外影像及可见光影像，并将所述红外影像及所述可见光影像发送给所述数据处理终端；

所述数据处理终端用于控制所述光电吊舱的工作参数以及观测姿态，并接收和处理所述光电吊舱上传的所述红外影像及所述可见光影像，生成每幅影像的动物种群数量观测结果，并将所述动物种群数量观测结果导入数据库；

观测方法包括以下步骤：

步骤1，将光电吊舱置于距地面一定高度的某一观测平台，数据处理终端对光电吊舱的观测方向角和观测俯仰角度进行控制，同时控制制冷中波红外热像仪(1)和高清摄像仪(2)的长焦或短焦工作模式，使制冷中波红外热像仪(1)和高清摄像仪(2)同时对野生动物目标进行观测，获取野生动物目标的红外影像、野生动物目标的可见光影像、拍摄瞬间所对应的制冷中波红外热像仪的影像内部参数以及影像外方位参数，并保存至数据处理终端；

其中，制冷中波红外热像仪的影像内部参数包括：制冷中波红外热像仪的焦距f，制冷中波红外热像仪的传感器尺寸(w_sensor×h_sensor)以及影像像元尺寸(w_image×h_image)；其中，w_sensor为传感器长度；h_sensor为传感器宽度；w_image为影像像元长度；h_image为影像像元宽度；

影像外方位参数包括：拍照瞬间的观测方向角(ψ)、观测俯仰角(θ)以及光电吊舱中心在地球坐标系下的位置(x,y,z)；其中，x为经度，y为纬度，z为高程；

步骤2，根据所获取的制冷中波红外热像仪的内部参数以及影像外方位参数，计算影像的内部参数矩阵C_intr.和影像外方位参数矩阵C_extr.，再根据几何投影关系计算观测的野生动物目标在地球坐标系下的空间位置坐标；

步骤3，将野生动物目标的红外影像、野生动物目标的可见光影像以及野生动物目标在地球坐标系下的空间位置坐标输入野生动物影像自动检测识别模块，结合野生动物红外及可见光特征，自动识别影像中野生动物种类和数量信息；

步骤4，将野生动物影像自动检测结果导入数据库，对置信度较低的识别结果进行手动修订，并将结果进行统计分析，输出观测调查结果；

步骤2中，采用以下方式，获取观测的野生动物目标在地球坐标系下的空间位置坐标：

步骤2.1，根据制冷中波红外热像仪的影像内部参数，计算得到制冷中波红外热像仪的内部参数矩阵C_intr.为：

f_pix＝f·w_image/w_sensor (2)

其中：f_pix为制冷中波红外热像仪的有效焦距；

步骤2.2，根据制冷中波红外热像仪的影像外方位参数，计算得到影像外方位参数矩阵C_extr.为：

其中：

R为旋转矩阵，表示为：

T为平移矩阵，表示为：

步骤2.3，根据所获得的内部参数矩阵C_intr.和影像外方位参数矩阵C_extr.，计算得到投影矩阵C为：

C＝C_intr.·C_extr. (6)

步骤2.4，输入野生动物目标区域在地球坐标系下的海拔高度z_world)，并根据投影矩阵C，将影像像元坐标系下的野生动物目标的红外影像I(x_image，y_image)投影到地球坐标系下，获得观测的野生动物目标在地球坐标系下的空间位置坐标(x_world，y_world)：

其中：

x_image为红外影像I的像素横坐标；

y_image为红外影像I的像素纵坐标；

x_world为野生动物目标在地球坐标系下的经度；

y_world野生动物目标在地球坐标系下的纬度。