[发明专利]一种获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，尤其涉及一种获取目标运动参数的闪光追迹成像方法。

背景技术

研究复杂背景下动态目标的有效成像及其运动参数的快速获取技术对于目标跟踪、自主导航及安防具有重要意义。传统的获取动态目标运动参数技术主要有高速摄影及双图像传感交汇测量、光电经纬仪、合成孔径雷达和合成孔径激光雷达等。

1)、高速摄影及双图像传感交汇测量

在传统的低空目标位置参数测量系统中，目标在某一航线上飞行，需在相应位置设置标定物，然后利用两套高速摄影的胶片测量系统，在目标运行的方向与目标的侧向分别获取目标运行的序列图像；最后通过对序列图像的分析得到目标位置信息。由于摄影胶片存在成像质量不高，不易保存，另外，走片设备复杂，处理周期长等缺点，这种定位技术难以达到数据处理的实时性和很高的定位精度，而且不易存档。因此，该技术已很少使用。

利用立体视觉原理的双图像传感器交会测量是现代靶场测量中采用的一种实时非接触测量方法，借助两台高速摄影相机和计算机实现空中动目标的定位和运动参数的获取。但是，该测量技术需设定坐标系，布置标定物，合理设置两相机的位置和姿态，在获取标定图像后，撤离标定物，采集图像，然后，根据标定图像和标定物坐标对相机进行标定，最后，对目标图像进行预处理，根据目标图像和标定结果求解目标的坐标，获取运动参数。因此，该技术比较适合于靶场测量，而对于实战环境则表现出系统复杂，需设置标定物等不足，且该技术不适用于夜间使用。

2)、光电经纬仪

光电经纬仪利用光学测量设备对飞行目标进行摄影、测量和采集信息以完成对目标轨迹和特性的记录。经纬仪跟踪目标时，需要采用相应的处理方式获取被跟踪目标在各测量时间节点的空间坐标，根据目标空间坐标与测量时间节点进行相应的数学处理，得到目标速度、加速度与测量时间的函数，并据此推断目标在后续时刻的位置、速度、加速度等运动参数提供给光电经纬仪自身的伺服控制系统作为目标继续捕获的参考。光电经纬仪分为单台带激光测距方式和两台(或多台)交汇方式：若距离不可测，必须使用交汇测量。其优点是能够实现轨迹、速度、加速度的多功能测量，定位精度高。其缺点是只能实现地对空的空中目标的测量，伺服系统体积较大，便携性较差，夜间不可工作。

3)、合成孔径雷达和合成孔径激光雷达

合成孔径雷达(SAR)工作在微波波段，可全天候远距离工作，并能以超过衍射极限的分辨率提供地面测绘数据和图像。但是，SAR受树干回波等杂波的干扰较大，虚警率高，且其图像不易判读。合成孔径激光雷达(SAL)是一种将普通合成孔径雷达和激光雷达(LiDAR)结合起来实现合成孔径成像的高分辨率雷达。SAL兼具SAR和LiDAR的优点，可以全天候远距离工作，将合成孔径技术应用于光学域，可获得更高的分辨率和更快的成像速度。但是，对于SAL来说，由于激光波长较短，受大气等因素影响相位畸变较为严重，降低了相干探测的效率，聚焦效果差，从而减低了分辨率。另外，SAL数据处理也过于复杂，后期处理繁琐。

以上传统的动态目标运动参数获取技术对于复杂背景下，尤其是近地目标动态参数的获取，均存在难以实现或实现复杂的问题，且图像处理算法复杂，后续处理繁琐。因此，针对复杂背景下动目标的运动参数的获取，提出一种新的方法——闪光追迹成像。该方法可直接获得目标的运动轨迹，通过反演便可获得目标的3D-运动参数。闪光追迹成像技术主要是基于距离选通成像技术并采用时间延时积分方式来实现运动目标的运动轨迹的直接获取和运动参数的获取。对于距离选通成像技术，国内外已经有不少单位开展了此方面的研究。但是，目前所见报道中，该技术主要用于水下成像、三维成像和汽车夜视等，还未见其用于动目标的运动参数的获取。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明的主要目的在于提出一种获取目标运动参数的闪光追迹成像方法，以达到对动目标运动轨迹的成像及运动参数的非接触测量的目的，尤其解决复杂背景下动目标运动参数获取问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种获取动目标运动参数的闪光追迹成像方法，该方法基于距离选通成像技术，采用脉冲激光器作为照明光源，采用配有选通门的CCD作为成像器件，并通过时间延时积分的工作方式来实现运动目标运动轨迹的成像。