[发明专利]基于惯导信息和亮度修正的红外弱小移动目标跟踪方法

权利要求书

1.基于惯导信息和亮度修正的红外弱小移动目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：粗定位；

在当前帧目标定位的基础上，根据红外探测器与飞行器固连的特点，利用飞行器惯性设备提供的惯导信息，对目标的下一帧图像的目标成像位置进行预测，实现对移动目标的粗定位；假设已知当前帧t时刻的目标成像位置为(u_t,v_t)，当前飞行器对应的大地坐标位置为p_t＝[λ_t,L_t,h_t]，姿态用四元素表示下一帧t+1时刻的飞行器的大地坐标位置为p_t+1＝[λ_t+1,L_t+1,h_t+1]，姿态为预设目标移动的基准区域的大地坐标位置p_m＝[λ_m,L_m,h_m]；具体实现步骤如下：

步骤1.1：根据飞行器的位置变化，计算图像的缩放模型；首先计算t时刻飞行器p_t和基准区域点p_m对应的卯酉圈和子午圈半径分别为和那么p_t和p_m在地心系下的坐标为E(p_t)和E(p_m)，计算公式为：

两者相减得到对应的视线方向的投影：

ΔE(p_t,p_m)＝[E(p_t)-E(p_m)]

那么p_t和p_m的空间距离表示为：

dis(p_t,p_m)＝norm(ΔE(p_t,p_m),2)

同理，得到p_t+1和p_m的空间距离：

dis(p_t+1,p_m)＝norm(ΔE(p_t+1,p_m),2)

那么t+1时刻图像相比t时刻图像的比例变化为：

步骤1.2：根据飞行器的姿态变化，计算目标的位移变化模型；在假设两帧之间的地理系相同的条件下，通过空间坐标系的转换，建立位移变化模型；

如果探测器的焦距为f，t时刻的目标在摄像机下坐标为：

其中(U₀,V₀)为成像平面坐标系的原点O在图像坐标系下的坐标；

同理，待求的t+1时刻粗标定的目标位置在摄像机下的坐标为：

那么t时刻探测器坐标系到地理系的转换矩阵为：

那么地理系到t+1时刻探测器坐标系的转换矩阵为得到视线在t+1时刻探测器下的三个分量为：

根据弹体系坐标系和焦距的定义，这三个分量与t+1时刻待求的粗定位位置的弹体系下的坐标成比例：

由此得到姿态变化的模型为：

步骤1.3：综合飞行器的位置变化和姿态变化，实现对弱小目标的粗定位根据比例模型和位移模型，得到目标的预测位置，目标的粗定位为：

步骤2：精定位；

利用图像中弱小移动目标的红外特性进行亮度修正定位，感兴趣的红外移动目标由于其自身的红外特性而在图像中呈现局部高亮区域，通过变步长自适应迭代进行局部区域亮度中心修正。

2.根据权利要求1所述的基于惯导信息和亮度修正的红外弱小移动目标跟踪方法，其特征在于，步骤2的具体实现步骤如下：

步骤2.1：以粗定位的目标位置为初始点，选取以初始点为圆心，半径为h的圆形区域S_h，计算圆形区域的亮度中心得到：

其中为图像在粗定位的灰度值；

步骤2.2：比较区域灰度质心与初始点的距离若距离d≥ε，则将亮度质心赋予起始位置重复步骤2.1进行迭代；若d＜ε，迭代结束，精定位的弱小目标的位置为：

步骤2.3：重复步骤1，进行下一帧的跟踪。