一种利用大型植被区域前视红外制导的参考图制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用大型植被区域前视红外制导的参考图制备方法：首先结合植被特征库和数字正射影像图（DOM）对植被区域进行单类分类，然后利用植被区域的形状特性、红外特性以及和其他地物的红外对比特性，对植被区域地标建立的可行性进行分析，根据大气参数模型、植被材质、航迹参数制备植被区域正射红外参考图，再由透视变换，制备植被区域多尺度、多视点红外特征图。本发明有效地解决了在飞行目的地在被遮挡或者缺乏显著性情况下，依据稳定可靠的大型植被区域的红外参考图来进行间接识别定位，为前视红外导航制导提供了有效的导航信息和支撑保障。
【专利说明】一种利用大型植被区域前视红外制导的参考图制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器前视红外制导与成像自动目标识别的【技术领域】，具体涉及一种利用大型植被区域前视红外制导的参考图制备方法。
【背景技术】
[0002]随着红外制导武器和红外成像制导武器的发展，对目标与背景辐射特性及其对比特性以及红外成像特征的研究具有重要意义，将直接影响红外制导武器的性能。由于在不同场景、不同地区、不同季节、不同气候条件下，目标与背景的红外特性的变化很大，这对前视红外制导的前视成像数据处理分析带来一定的困难。由于每次打击的目标复杂多变，并且考虑到目标特征的局限性，这就需要利用背景特性来进行间接定位来实现红外制导的精确制导。但由于目标特性的局限性，如远距离不可见，变换进入方位角后的遮挡，导致直接制导方法的不可靠甚至不可行。
[0003]针对这种情况，张天序、李成、毛宁先后提出了 “一种用于前视导航制导的平面地标选择和参考图制备方法”和“一种用于前视导航制导的立体地标选择和参考图制备方法”，它们结合预设航路参数利用数字正射影像图(DOM)进行场景分析，初步确定目标背景材质类型和航迹上可能出现的立体地标，然后利用数字表面模型(DSM)模拟预设航路上的飞行场景，分析目标和立体地标的被遮挡情况，根据立体地标的选取准则验证和确定航路上用作导航的平面地标或立体地标，制作地标多视点多尺度光学特征图，计算出各地标的相关参数，制备相应的带参数的参考图。这两种方法都是针对在目标被遮挡或远距离不可见的情况下，对目标周围的地物进行可行性分析和地标的选择，在参考图制备前期，需要进行大量的地标选择分析工作，如若背景过于复杂，找出较好地标需要较大的工作量，实时性不好。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用大型植被区域进行前视导航红外制导的参考图制备方法，目的在于解决在飞行目的地在被遮挡或者缺乏显著性情况下，依据稳定可靠的大型植被区域的红外参考图来进行间接识别定位，为前视红外导航制导提供了有效的导航信息和支撑保障。
[0005]为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种利用大型植被区域前视红外制导的参考图制备方法，包括以下步骤:
[0007](Tl)对各种场景下的植被区域进行人工经验学习，建立不同时相、不同气候、不同地域的植被特征库；
[0008](T2)基于植被特征库，利用支持向量机(SVM)从高分辨率正射影像图(DOM)中分类提取植被区域单类特征；
[0009](T3)利用提取的植被区域特征进行可行性分析，并选取符合要求的植被区域作为地标；[0010](T4)结合大气参数模型、植被材质、航迹参数和Vega红外数据库，制备植被区域的红外正射红外参考图；
[0011](Τ5)对植被区域正射参考图作透视变换，得到多尺度、多视点红外特征图。
[0012]本发明的有益效果体现在:由于被遮挡或远距离不可见情况下，需要对目标采取间接定位时，利用大型植被区域进行参考图制备，充分利用植被信息进行导航制导，可行并
且可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明总体流程图；
[0014]图2为不同纹理的植被示意图；
[0015]图3为植被特征库植被特征的提取格式；
[0016]图4为大型植被区域地标可行性分析示意图；
[0017]图5为日本市川正射影像图；
[0018]图6为飞行器传感器视场覆盖范围示意图；
[0019]图7为日本市川大型植被区域标记图；
[0020]图8为日本市川植被分类图；
[0021]图9为日本市川大型植被区域分类图；
[0022]图10为日本市川大型植被区域与目标位置关系图；
[0023]图11(a)为无风条件下的四种常见材质温度场分布曲线，图11(b)为有风条件下的四种材质温度场分布曲线；
[0024]图12(a)为干燥条件下的四种常见材质温度场分布曲线，图12(b)为湿润条件下的四种常见材质温度场分布曲线；
[0025]图13(a)为晴天条件下的四种常见材质温度场分布曲线，图13(b)为阴天条件下的四种常见材质温度场分布曲线；
[0026]图14(a)为能见度为5km条件下的四种常见材质温度场分布曲线，图14(b)为能见度为23km条件下的四种常见材质温度场分布曲线；
[0027]图15为草地地表的热平衡图；
[0028]图16为大型植被区域正射参考图；
[0029]图17为导引头成像示意图。
【具体实施方式】
[0030]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的适用范围。
[0031]植被在打击场景中出现的概率比较大，并且植被的红外特性相对其他地物而言比较稳定，其一是位置的稳定，植被是属于绿化规划，不会被人为的移除或者掩盖；其二是红外特性的稳定，植被是有生命的物体，能保持自身温度的相对恒定。因此，可以考虑利用大型植被区域来制备红外制导的参考图。
[0032]具体而言，本发明实施例的总体流程如图1所示。[0033](I)建立植被特征库
[0034]对各种场景下的植被区域进行大量人工经验学习，建立不同时相、不同气候、不同地域的植被特征库(纹理特征和光谱特征)。不同纹理的植被如图2所示。在本实施例中，从高分辨率正射影像图数据库中提取19种植被特征，包括全波段3色RGB特征，以及对每一波段提取其灰度共生矩阵4个方向上的对比度、熵、能量、逆差矩特征。特征提取格式如图3所示。
[0035]其中，基于植被特征库，利用支持向量机(SVM)从高分辨率正射影像图(DOM)中分类提取植被区域单类特征。
[0036](2)大型植被区域地标建立可行性分析 [0037]利用提取的植被区域特征进行可行性分析，并选取符合要求的植被区域作为地标。
[0038]针对飞行目的地处于远距离、看不清或不可见但目的地周边存在大型植被区域的条件，植被区域的可行性分析分为三个方面，如图4所示。
[0039]植被区域作为地标应尽可能的满足标选择的四条准则，具体包括:一、植被区域在航线附近；二、植被区域在导航目的地附近；三、植被区域比较显著；四、植被区域被遮挡的可能性。一般植被都是分散在目标的背景中，且量大，被遮挡可能性小，即使被遮挡也只能遮挡部分区域，不对后续的应用造成影响。
[0040]如图5所示，本实施例使用一张日本市川的正射影像图，视点经纬度为东经139。59' 05.82"北纬 35。44' 33.13"，视点高度为 2.67 公里，图像大小:1024X 1556，分辨率:1.95m。
[0041](2.1)计算传感器视场覆盖范围
[0042]根据预设航迹，利用航迹飞行高度h、传感器横向成像角度，、纵向成像角度Φ以及成像俯仰角Θ，计算视场成像覆盖范围，由图6可知，视点P(h，α, Θ)下传感器视场覆盖范围为一梯形AB⑶，具体计算如下:
【权利要求】
1.一种利用大型植被区域前视红外制导的参考图制备方法，包括以下步骤: (Tl)对各种场景下的植被区域进行人工经验学习，建立不同时相、不同气候、不同地域的植被特征库； (T2)基于植被特征库，利用支持向量机(SVM)从高分辨率正射影像图(DOM)中分类提取植被区域单类特征； (T3)利用提取的植被区域特征进行可行性分析，并选取符合要求的植被区域作为地标； (T4)结合大气参数模型、植被材质、航迹参数和Vega红外数据库，制备植被区域的红外正射红外参考图； (T5)对植被区域正射参考图作透视变换，得到多尺度、多视点红外特征图。
2.根据权利要求1所述的方法，所述可行性分析包括: (51)植被区域显著性判断:
【文档编号】G06K9/62GK103743293SQ201310753699
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】张天序, 李姣, 郑亚云, 肖聪, 凡速飞, 鲁岑, 陈一梦, 陈昌胜 申请人:华中科技大学