[发明专利]一种公路地标约束下的地面运动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于成像自动目标识别与导航制导交叉的技术领域，更具体地，涉及一种公路地标约束下的地面运动目标检测方法。

背景技术

动目标检测技术在现代军事和民用中均占有非常重要的地位，提供可靠而准确的高质量目标信息始终是动目标检测技术的主要任务。为此，国内外许多研究人员一直致力于该课题的研究。动目标检测系统一般是基于对图像序列的处理，力图从复杂的背景中识别出目标，并对目标的运动规律加以预测，实现对目标的连续、准确的跟踪。

对点源运动目标的检测，有所谓“先检测后跟踪”和“先跟踪后检测”等两类方法研究的广泛报道。在现实的场景中，特别是复杂背景条件下，存在各种大小尺寸的运动对象及各种运动速度的对象需要我们一并检测和分析。然而，现有的大多数方法和算法是单一时间尺度的，即依据相邻帧的逐帧检测。这样当成像平台逐渐靠近目标，目标在实时图中的尺度就会发生变化，传统的运动目标检测仅考虑一种尺度，不能适应目标尺度变化，这样在动平台条件下现有方法算法不能有效检测运动目标。

再者，现有的动目标检测识别方法都是就运动目标的本身而言，对目标所处的背景以及场景约束没有考虑到。许多地面运动目标都会有一定的场景约束，比如公路、桥梁、飞机跑道等，传统的运动目标检测没有考虑到运动目标的约束范围，而对全图进行搜索，使得背景区域中的干扰也被当做目标，导致大量虚警。

而对全图进行运动目标检测，算法开销很大，使得动目标检测的实时性没有保障。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种公路地标约束下的地面运动目标检测方法，其目的在于解决动平台条件下运动目标尺度变化导致难以检测、地面背景下存在较多干扰而导致虚警、以及运动目标检测实时性差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种公路地标约束的动平台动目标检测方法，包括以下步骤：

（1）从卫星图片中选取形状特征明显的公路地标；

（2）根据公路地标所在的卫星图片生成公路参考图；

（3）将生成的公路参考图中直道部分的中心作为选取地标约束中心点T₁，其坐标为(x_c,y_c)，并以该地标约束中心点T₁为中心在公路地标上选取一矩形区域Area_c，其宽度和公路地标的宽度相同，长度为出现在视场范围内公路地标直道部分的长度，其四个顶点坐标分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)以及(x₄,y₄)；

（4）获取实时图，根据实时图的实时成像行数和实时成像列数、以及动平台的飞行保障参数对公路参考图进行透视变换，以得到变换后的地标约束中心点和地标约束区域；

（5）根据步骤（4）中变换后的地标约束中心点和地标约束区域确定其在实时图中的位置，并提取实时图中的地标约束区域；

（6）在动平台下对两帧实时图进行配准，并在步骤（5）提取的地标约束区域中进行多尺度运动目标窗口选择，以获得每帧实时图中每一像素点对应的窗口区域；

（7）使用时空多尺度运动目标检测方法计算步骤（6）获得的不同窗口区域的运动显著性度量值，确定最大的运动显著性度量值对应的窗口区域作为运动显著性区域，并获得该运动显著性区域的最佳时间间隔；

（8）利用最佳时间间隔、多帧累积差分方法和标记方法对步骤（5）提取的地标约束区域中每个运动显著性区域提取区域内运动目标，以完成对公路地标约束下的运动目标检测。

优选地，特征明显的公路地标为环状公路及其直道部分作为，且该公路地标的数量至少为一个。

优选地，步骤（4）包括以下子步骤：

（4-1）根据动平台的飞行保障参数计算地标约束中心点在前视图中的位置坐标（X_r，Y_r），具体采用以下公式：

X_r＝ROW/2+(∠OMP-θ)*ROW/φ

其中

OT₀＝h/tanθ

OM＝OT₀+(y_c-y₀)×cosα+(x_c-x₀)×sinα

tan(∠OMP)＝h/OM