[发明专利]一种基于飞艇的地面微小目标侦测系统及方法

摘要

本发明一种基于飞艇的地面微小目标侦测系统及方法，该系统包括系统包含以下四个部分图像采集模块、飞艇位置姿态信息测量模块、数据处理与记录模块和红外相机地面定标场。利用飞艇艇身较长的特点，使用两台红外相机组成双目视觉测量系统，完成目标检测的同时还可实现目标的定位，极大的简化了测量平台的组成；利用水平仪和卫星定位终端结合的方式对飞艇的姿态进行测量，解决了卫星定位数据高度方向误差较大的问题，同时避免了因采用惯导设备长时间测量产生误差漂移的问题，提高了飞艇姿态测量精度；采用“全帧处理、挑帧存储”的工作方式，降低图像存储成本。

主权项

一种基于飞艇的地面微小目标侦测系统的侦测方法，其特征在于，所述的基于飞艇的地面微小目标侦测系统，包括：图像采集模块、飞艇位置姿态信息测量模块、图像处理储存系统、设置在地面上的差分GPS/北斗基站(8)和红外相机地面定标场；图像采集模块，由两台红外相机(1、2)组成，分别布设于飞艇头部和尾部，视场指向飞艇正下方区域，用于飞艇巡航过程中地表红外图像的扫描拍摄和可疑目标的初步检测；两台红外相机(1、2)组成长基线的双目视觉测量系统，实现目标定位；飞艇位置姿态信息测量模块，由电子水平仪系统、差分GPS/北斗定位系统组成；电子水平仪系统用于飞行过程中飞艇俯仰角和滚转角的测量；差分GPS/北斗定位系统用于飞行过程中飞艇位置和航向角的测量；图像处理储存系统，用于对采集到图像进行处理，并结合相邻帧的图像进行管道滤波的方式对小目标进行提取，结合飞艇的飞行速度和相机的视场覆盖区域及采集帧频，对采集到的图像进行挑帧存储；红外相机地面定标场，完成两台红外相机的内参数标定，并结合差分GPS/北斗定位系统实现两台相机相对于飞艇中心位置和指向的标定；其中，电子水平仪、差分GPS/北斗定位系统、图像处理储存系统设置在飞艇的吊舱(3)上，红外相机通过布置在飞艇艇身的线缆将图像传输至图像处理储存系统，差分GPS/北斗天线通过布置在飞艇艇身的同轴电缆将信号传输至差分GPS/北斗定位系统；其侦测方法包括以下步骤：1)飞艇飞过地面红外相机定标场上方，对两台红外相机进行参数标定，得到两台相机参数矩阵Mi：Mi=Mi1Mi2=fix0ui00fiyvi0001[Riti]---(1)]]>式中，i＝1、2，为相机序号，Mi1(3×3矩阵)为相机的内参数矩阵，由等效焦距fix、fiy和光心位置ui0、vi0组成；Mi2(3×4矩阵)为相机的外参数矩阵，由相机相对于飞艇坐标系的旋转矩阵Ri(3×3矩阵)和相机光心相对于飞艇中心的平移向量ti(3×1向量)组成；2)飞艇对侦测区域进行巡航，单台红外相机对可疑目标的进行检测，利用基于背景预测红外弱小目标检测方法实现可疑目标的检测；采用移动式管道滤波方法对可疑目标进行确认；3)利用两台红外相机的匹配对可疑目标进行二次确认，并对目标进行三维位置测量；4)根据飞艇的飞行速度、红外相机的视场宽度和拍摄帧频，对红外图像进行挑帧存储；5)结合差分GPS/北斗定位系统的定位数据、航向角，电子水平仪的俯仰角、滚转角数据，双目视觉系统解算出的目标相对飞艇坐标系的三维坐标，对目标在大地坐标系的位置进行解算，并输出结果。