[发明专利]一种提高伺服跟踪实时性和精准性的空中目标测谱方法

说明书

本发明公开了一种提高伺服跟踪实时性和精准性的空中目标测谱方法，包括：大视场扫描以搜索空中目标，并在观测到空中目标时保持瞄准镜不动，将当前帧红外图像作为第1帧；获得第2帧，以判定空中目标的类型，若为高速目标，则获得后续帧，以预测空中目标与测谱中心的交汇情况；将预测的交汇情况转换至伺服角度坐标系下，以获得瞄准镜移动的角速度矢量；通过角度预置的方式使得瞄准镜指定时刻按照角速度矢量移动直至获得交汇帧，然后通过伺服控制瞄准镜移动使得测谱中心对准目标；若不是高速目标，则通过伺服控制瞄准镜移动使得测谱中心对准目标。本发明能够实现对高速目标的实时、精准跟踪和测谱。

技术领域

本发明属于目标识别与伺服电机控制的交叉技术领域，更具体地，涉及一种提高伺服跟踪实时性和精准性的空中目标测谱方法。

背景技术

空中目标的跟踪测谱方法作为近年来目标识别领域的热门研究方法，一直以来都受到国内外学者和工程技术人员的极大关注，尤其在高速飞行器的光谱特性研究等方面，具有重大的意义。

现有的用于实现对空中目标的跟踪测谱的系统通常只有红外探测设备，这使得在对空中目标进行跟踪测谱时需要人工控制伺服瞄准镜以对准目标，从而对目标进行红外探测，这种测谱方法无法自动跟踪目标进而获得目标的红外序列图像，因此在无人的情况下无法工作。此外，由于空中目标是飞行器等高速目标，而伺服响应存在延时，红外探测设备在自动检测到目标后，将伺服瞄准镜中的测谱中心对准目标时，目标往往已经脱离伺服瞄准镜的凝视视场，导致只能采集到目标的红外序列图像而无法精准获取到目标的光谱序列数据。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种提高伺服跟踪实时性和精准性的空中目标测谱方法，其目的在于，在对空中目标进行测谱时实现对目标的自动跟踪，并提高伺服跟踪的实时性和精准性。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高伺服跟踪实时性和精准性的空中目标测谱方法，包括：

(1)利用瞄准镜进行大视场扫描以搜索空中目标，并在观测到空中目标时保持瞄准镜不动，将当前帧红外图像作为第1帧并转入步骤(2)；

(2)在瞄准镜的凝视视场内获得第2帧，以判定空中目标的类型，若为高速目标，则转入步骤(3)；否则，将第3帧作为跟踪图像并转入步骤(6)；

(3)在凝视视场内获得第3～n帧，以预测空中目标与测谱中心交汇的帧序号m、测谱中心移动至交汇点所需的时间C_t以及交汇点在第m帧中的像素坐标；

(4)将测谱中心在第1帧中的像素坐标和交汇点在第m帧中的像素坐标分别转换至伺服角度坐标系下，以获得使得测谱中心移动至交汇点时瞄准镜移动的角速度矢量；

(5)通过角度预置的方式使得瞄准镜在第m帧前的C_t时刻根据角速度矢量移动直至获得第m帧，并将第m+1帧作为跟踪帧；

(6)在跟踪帧的上一帧中，在测谱中心的周围进行局部搜索，以获得空中目标的实际坐标，并使得测谱中心对准空中目标，从而在所述跟踪帧实现对空中目标的伺服跟踪和测谱。

本发明针对不同类型的空中目标，进行不同处理，可实现对各类空中目标的实时、精准跟踪。对于静止目标以及中、低速目标，在通过红外探测检测到目标后直接调节瞄准镜使得测谱中心对准空中目标，即可实现对空中目标的实时、精准跟踪；对于高速目标，伺服响应存在延时，红外探测设备在自动检测到目标后，通过预测空中目标与测谱中心的交汇情况并调节，能够使得空中目标出现在测谱中心附近，进而直接调节瞄准镜使得测谱中心对准空中目标，即可实现对空中目标的实时、精准跟踪。

进一步地，本发明所提供的提高伺服跟踪实时性和精准性的空中目标测谱方法，还包括：

将跟踪图像的后续各帧红外图像依次作为跟踪图像并执行步骤(6)，以实现对空中目标的持续跟踪和测谱。