[发明专利]一种二维图像数据转换一维脉冲数据方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外制导技术，具体地说是一种将二维的红外图像序列目标特性数据转为一维的红外脉冲目标特性数据的方法。

背景技术

红外精确制导武器已成为现代战争中最主要的攻防手段之一，是世界各国正在大力研发的一项高新技术。如何有效的评价红外制导系统的应用性能就成为红外导引头研制过程中的一个重要问题。仿真技术是降低武器系统研制成本、缩短研制周期、提高耗费比的关键，而仿真的关键环节是生成包含目标的动态红外目标特性数据库。数据库的建设的主要手段包括外场数据采集与实验室仿真建模两种，所生成的数据库都是包含目标和背景的二维的红外图像信息。

目前，基于红外图像数据的半实物仿真主要有两种方式，景象投影方式和信号注入方式。在景象投影方式下，红外场景信号经过投影系统转换成相应频段的红外动态图像，然后提供给红外导引系统的光学及传感器部分，供导引头进行探测和识别。西北工业大学的张凯在2011年的红外与激光工程上发表的论文《红外动态场景目标模拟系统设计》，采用1280×1024规模的微反射镜阵列（DMD）为核心器件，通过电子方法开关这些反射镜，设计开发了基于DMD的红外动态目标模拟系统，把红外图像数据投射产生动态图像显示。另外，中国空空导弹研究院的张二磊在2011年的电子科技上发表的论文《基于DMD的动态红外场景生成系统》也利用类似的方案把软件生成的红外图像，利用DMD技术对黑体红外辐射进行反射调制，并由光学准直系统投射产生动态红外场景图像。景象投影方式的难度大、系统造价昂贵，难以广泛的采用。

信号注入方式，是把计算机生成的目标/背景信号直接注入到被测系统的信号处理器，绕过了传感器部件和光学系统。中国电子科技集团第二十七所的尹哲春在2010年的电子设计工程上发表的论文《基于DSP的成像制导仿真图像生成技术研究》，以及西北工业大学的晁鲁静在2011年的飞行器测控学报上发表的论文《基于RT-LAB的半实物仿真系统研究》等，都介绍了把仿真图像直接注入到信息处理模块进行目标检测、识别和跟踪的仿真测试。这种方式的优点是简单，能够真实的测试出制导系统的信息处理算法的性能，容易被大范围的采用。然而，点源红外制导系统的图像处理是不同于成像导引头的，由于点源是将两维的红外图像转换为一维的信号进行脉冲的检测和识别，所注入的红外图像数据不能被直接的进行信息处理，因而制约着信号注入方式半实物仿真在点源体制制导系统的应用。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种二维图像数据转换一维脉冲数据方法，利用这种方法，不管是由外场数据采集、飞行试验、还是由实验室仿真建模所生成的红外图像数据库，都可以通过注入式的方式代入到红外制导系统的整个仿真模块，为研究目标检测、跟踪与识别算法以及测试导引头信息处理机的性能提供测试源。

为达到上述发明目的，本发明的一种二维图像数据转换一维脉冲数据方法，其包括如下步骤：

1)抽取红外图像数据库中的图像

红外图像源是红外目标特性图像数据库中的图像序列，对每帧图像进行一个周期的玫瑰线扫描，周期的大小由重复扫描频率确定；

2)对红外图像进行插值扩容

对图像扫描过程中目标能量的计算，保留图像较多的信息，对红外图像进行插值扩容处理；

3)对红外图像的扫描以及基准的建立

对红外图像的扫描方式由具体的红外制导系统的脉冲体制决定，对图像的扫描要映射到图像平面进行，完成图像的扫描以及转换生成的脉冲数据的解算需要建立基准信号；

4)脉冲幅值的自动增益控制

对图像进行扫描产生的脉冲信号，其幅度及宽度均有所不同，脉冲幅值的自动增益控制将所有背景噪声以及目标能量归一化处理；

5)脉冲位置解算

脉冲峰值时刻即为扫描系统经过目标的最接近中心位置时所形成的能量最大值点，根据基准信号和扫描方程即可计算出目标点的位置。

所述的步骤3中，基准信号的建立是驱动图像扫描以及目标位置唯一解算的基础，利用同频率方波信号的上升沿信号来进行控制。

通过建立基准信号，利用扫描方法对红外图像进行扫描，在扫描的过程中，计算瞬时视场所覆盖的图像像素的灰度值总和（即为目标或者背景的能量大小），把图像的灰度信息转换成随时间变化的脉冲信息。这样所建立起的脉冲信息包含了目标的能量信息以及由基准信号和扫描方程所确定的目标的位置信息，完成了把二维图像数据转换成一维脉冲数据的转换过程。

本发明采用的方法，与现有技术相比，其优点和有益效果是：

1)目标特性数据库建立的成本低、周期短；