[发明专利]一种利用光学遥感卫星进行目标跟踪的方法

说明书

本发明提供了一种利用光学遥感卫星进行目标跟踪的方法，利用光学遥感卫星拍摄得到遥感图像，多张遥感图像组成遥感图像序列，方法包括：S1，对遥感图像序列进行预处理，得到预处理后的图像序列；S2，对预处理后的图像序列进行筛选，以筛选出多张目标图像，目标图像包括至少一个目标和/或至少一个与目标相似的伪目标；S3，将多张目标图像中的同一目标或同一伪目标进行关联，得到多条位置轨迹；S4，计算所述多条海面速度轨迹之间的离散Frechet距离，根据多条轨迹之间的离散Frechet距离之和，确定出多条位置轨迹中的目标位置轨迹。实现对密集云场景下的运动舰船的跟踪识别，计算复杂度低、运行速度快，算法简单，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其涉及一种利用光学遥感卫星进行目标跟踪的方法。

背景技术

静止轨道光学遥感卫星的轨道周期与地球自转周期相同，因此与地球保持相对静止。其拥有较大的成像幅宽，可对指定的大面积区域进行连续观测。高分四号卫星于2015年发射，位于东经105.6°的赤道上方，距地面高度约36000km，星下点空间分辨率优于50m×50m，成像覆盖面积接近500km×500km，可进行大范围实时、连续机动成像和高时间分辨率成像相结合的综合观测。

静止轨道卫星光学遥感图像检测运动舰船为遥感卫星技术应用的一个重要方面，其利用舰船在水面上运动时所形成尾迹的灰度值进行检测，目前常用的光学遥感卫星成像检测目标运动舰船的方法主要有帧差法、光流法和背景减除法等方法。帧差法的原理是对时间上连续的两帧或三帧图像进行差分运算，不同帧对应的像素点相减，判断灰度差的绝对值，当绝对值超过一定阈值时，即可判断为运动目标，从而实现目标的检测功能；光流法的原理是首先给图像中每个像素点赋予一个速度矢量，形成光流场，若图像中没有运动物体，光流场连续均匀，如果有运动物体，运动物体的光流和图像的光流不同，光流场不再连续均匀，从而可以检测出运动物体及位置；背景减除法的原理是对背景建模，然后进行背景减除剩下前景视作所求的目标。

发明内容

(一)要解决的技术问题

由于点状云的几何特征和运动速度与舰船尾迹的几何特征和运动速度极为相似，上述三种经典运动舰船目标检测方法都不再适用，本发明提供了一种利用遥感卫星进行目标跟踪的方法，以在密集点状云场景下使用静止轨道卫星光学遥感图像准确、快速地检测出目标运动舰船。

(二)技术方案

本发明提供了一种利用光学遥感卫星进行目标跟踪的方法，利用光学卫星拍摄得到多张遥感图像，多张遥感图像组成遥感图像序列，方法包括：S1，对遥感图像序列进行预处理，得到预处理后的图像序列；S2，对预处理后的图像序列进行筛选，以筛选出多张目标图像，目标图像包括至少一个目标和/或至少一个与目标相似的伪目标；S3，将多张目标图像中的同一目标或同一伪目标进行关联，得到多条位置轨迹，其中，多条位置轨迹包括目标位置轨迹或伪目标位置轨迹；S4，计算所述多条轨迹之间的离散Frechet距离，根据多条轨迹之间的离散Frechet距离之和，确定出多条位置轨迹中的目标位置轨迹。

可选地，步骤S4之前还包括：将多条位置轨迹换算为多条海面速度轨迹。

可选地，将所述多条位置轨迹换算为多条海面速度轨迹具体为通过换算公式将多条位置轨迹换算为多条海面速度轨迹，其中，换算公式包括：

其中，V为多条海面速度轨迹组成的海面速度轨迹矩阵，k为遥感图像中每一像素对应的海面实际距离，T为拍摄遥感图像序列所需时长，D为多条位置轨迹组成的位置轨迹矩阵。

可选地，步骤S4具体为：S41，计算多条海面速度轨迹之间的离散Frechet距离矩阵；S42，对离散Frechet距离矩阵进行归一化处理，得到归一化Frechet距离矩阵；S43，计算每条海面速度轨迹与其他海面速度轨迹之间的离散Frechet距离之和，根据离散Frechet距离之和确定目标的运行轨迹。