[发明专利]一种基于飞行载体的红外简易图像识别方法

权利要求书

1.一种基于飞行载体的红外简易图像识别方法，其特征在于：将红外扫描探测装置(1)安装于回转型飞行载体上；在飞行载体的飞行过程中，通过对被测物体进行高速扫描的红外探测器(4)中的测量敏感单元进行基础数据采集，并在此基础上提取目标特征，采用有效的特征评价识别算法进而识别被测目标对象；

所述红外辐射探测目标测量方法具体包括如下步骤：

步骤一，红外扫描探测装置(1)中采用单探测器光机周向扫描方案，红外探测器(4)的光机转镜(2)安装在回转型飞行载体的对称轴上，装置外壁圆周方向设置有红外探测窗口(3)，高速扫描电机(7)驱动光机转镜(2)旋转，采集自外部的探测信息以光信号的形式经过光机转镜(2)、红外透镜(6)，最终投射到红外探测器(4)中，转换成电信号后经过信号处理电路(5)输出；

其中：红外探测器(4)由包括N个中波红外线阵探测敏感单元构成，完成自主扫描探测，N≥2；红外探测器(4)光机扫描和飞行载体的旋转相互独立，红外探测器(4)中参与目标探测的阵列数据由N个中波红外线阵探测敏感单元的采集数据交替更新得到；

步骤二，对高频采集的N个探测敏感单元原始数据进行预处理，具体包括下述内容：数据的峰值提取、中值平均法一次滤波、一阶滞后二次滤波；预处理后的数据用于构成目标探测的有效阵列；

①首先，同时采集红外探测器(4)中的N个探测敏感元内的不同信号，实现对载波信号的提取，分别对敏感元原始信号Y_ir(·)在不同采集周期内进行峰值提取，实现方法为：

其中，Y_ir(1)，Y_ir(2)，…，Y_ir(m₁)为第i个敏感元单位采集周期内原始数据，i＝1，2，...，N；m₁为一个单位周期内原始信号的采样个数；为第i个敏感元在一个单位周期内峰值提取后的有效值，n₁为新生成峰值数据的当前采样点序号；

②其次，采用中位值平均法对得到的周期峰值数据进行一次滤波，去除高频噪声，其表达式为：

其中，为第一次中值滤波得到的数据，n₂为新生成第一次滤波数据的当前采样点序号；m₂为中值滤波器中的滤波采样宽度；n₀为中值滤波起始采样点；

③为进一步消除高频噪声影响，采用一阶滞后滤波法对数据进行二次滤波，数学表达式为：

其中，为二次滤波后的当前采样数据，n₃为二次滤波数据的当前采样点序号；为二次滤波后的上一次采样数据；η为一阶滞后滤波器比例因子，决定了一次滤波和二次滤波结果的权重；

步骤三，完成红外探测器(4)中的N个探测敏感元原始数据的预处理后，得到滤波后的各敏感元有效数据用于探测目标的识别计算；考虑到探测过程中，探测器敏感元在探测环境中会扫描环境背景和目标区域，需快速区分这两类区域内扫描的数据；在探测初期，采用“最小判别窗口”对探测环境的背景数据进行辨识；具体实现方法为：

设定判别窗口内固定采样点个数为w₁，整个目标区内探测完整目标后的需要有效采样点个数为w₂，判别窗口内，敏感元预处理后第1个有效数据所对应的采样时间点，记为初始采样时刻k₀，数据开始采集；当有效数据从第1个积累到w₁时，计算判别窗口内有效数据均值数据当前采样点序号为n₄，公式为：

首先，区分探测环境背景数据和目标区数据；考虑到探测初期，首先采集的是探测环境的背景数据，通过与不同环境下的背景阈值数据进行比对，如果计算得到的敏感元均值误差值在预定范围，则认定所采集的数据是背景区的数据，计算公式为：

表征在最小判别窗口内N个探测敏感元的平均辐射强度与预先标定的环境阈值的差异程度；

若当在允许的范围内，则认为当前红外探测器(4)扫描的区域为背景区域，此部分数据不做目标判别使用；继续采集，完成下一个判别窗口的数据采集，进行步骤三的判别，循环往复，直至大于最大允许误差此时认为红外探测器(4)脱离背景区域，要进行目标区域探测；

步骤四，在有效判别探测环境背景数据后，探测敏感元进入目标区域，红外探测器(4)扫描目标所得的数据是针对探测目标关键热区所获得的数据；飞行载体进入目标区后，红外探测器(4)在圆周方向上进行高速扫描，完成有效数据的采集，并对数据进行判别计算，最大程度保证有效数据更新与判别效率；

步骤五，建立目标特征评价函数综合判别目标：

采用多种复合特征作为判别条件，进行信息融合，综合判别；提升单一目标特征值发生缺失，不确定条件下提高识别的准确率。