[发明专利]一种基于高低轨光学卫星观测的海上目标关联系统及方法

权利要求书

1.一种基于高低轨光学卫星观测的海上目标关联系统，其特征在于，包括：目标检测与跟踪模块、目标检测与运动特征提取模块和目标多层次多特征关联模块；其中：

目标检测与跟踪模块，利用高轨光学卫星图像序列进行海上目标的检测与跟踪，得到海上目标的运动轨迹信息；

目标检测与运动特征提取模块，利用低轨图像进行海上目标的检测与运动特征提取，得到目标的位置与航向信息；

目标多层次多特征关联模块，基于目标检测与跟踪模块得到所述运动轨迹信息和目标检测与运动特征提取模块得到的所述位置与航向信息，进行海上目标多层次多特征关联，得到同一目标在高轨与低轨卫星图像上的一一对应关系，实现海上目标在高轨卫星图像中运动信息与低轨卫星图像中特征信息的有效融合，提高海上目标的感知能力；

所述目标多层次多特征关联模块具体实现过程如下：

（1）针对高轨卫星跟踪得到的疑是静止目标，利用地理距离进行高低轨卫星目标检测点迹的最优关联，得到静止目标在高低轨卫星中的一一对应关系；

（2）针对步骤（1）中未关联的低轨卫星大型目标点迹与高轨卫星目标轨迹，利用航向、大小以及地理位置特征进行目标关联，得到大型海上运动目标在高低轨卫星中的一一对应关系；

（3）针对步骤（2）中剩余未关联的小目标进行目标关联，得到小目标在高低轨卫星中的一一对应关系，最后综合前面步骤中的关联结果，实现高轨卫星图像中目标运动信息与低轨卫星图像中目标特征信息的有效融合，提高海上目标的联合感知能力。

2.根据权利要求1所述的基于高低轨光学卫星观测的海上目标关联系统，其特征在于：所述目标检测与跟踪模块具体实现过程如下：

（1）利用恒虚警算法对高轨卫星图像进行海上目标检测，得到目标在每帧图像中的图像位置；

（2）利用卫星图像的像方与物方变换关系，将第一步中的图像位置转换为地理位置，得到检测点迹的地理位置；

（3）根据步骤（2）中每帧检测点迹的地理位置，在地理坐标下建立运动模型，利用多假设跟踪算法或采用联合概率数据关联方法对进行海上目标跟踪，得到海上目标的运动轨迹信息。

3.根据权利要求1所述的基于高低轨光学卫星观测的海上目标关联系统，其特征在于：所述目标检测与运动特征提取模块具体实现过程如下：

（1）利用深度学习检测框架对低轨卫星图像进行海上目标检测，得到目标在图像中的位置以及相应的图像切片；

（2）根据步骤（1）中每个目标的图像切片，利用Radon变换或深度学习方法在切片中提取海上目标的长度与航向，得到目标的长度与航向；

（3）利用卫星图像的像方与物方变换关系，将步骤（1）的位置与步骤（2）中的航向转换为地理坐标下的信息，得到海上目标真实位置与航向信息。

4.一种基于高低轨光学卫星观测的海上目标关联方法，其特征在于，包括以下处理步骤：

步骤一：利用高轨光学卫星图像序列进行海上目标的检测与跟踪，得到目标在每帧图像中的图像位置，通过高轨卫星图像的像方与物方变换关系得到点迹的地理位置，在地理坐标下通过多假设跟踪算法进行数据关联，从而得到海上目标的运动轨迹信息；

步骤二：利用低轨图像进行海上目标的检测，得到目标的图像位置与图像切片，利用低轨卫星图像的像方与物方变换关系，得到目标的地理位置，利用图像切片进行运动特征提取，得到海上目标航向信息；

步骤三：根据步骤一中高轨卫星目标运动轨迹与步骤二中低轨卫星目标检测点迹，提出一种基于位置、大小、航向特征信息的海上目标多层次多特征关联方法，最终得到海上目标在高低轨卫星中的一一对应关系，实现高低轨卫星信息的有效融合；

所述海上目标多层次多特征关联方法具体实现过程如下：

（1）针对高轨卫星跟踪得到的疑是静止目标，利用地理距离进行高低轨卫星目标检测点迹的最优关联，得到静止目标在高低轨卫星图像中的一一对应关系；

（2）针对步骤（1）中未关联的低轨卫星大型目标点迹与高轨卫星目标轨迹，利用航向、大小以及地理位置特征进行目标关联，得到大型海上运动目标在高低轨卫星图像中的一一对应关系；

（3）针对步骤（2）中剩余未关联的小目标进行目标关联，得到小目标在高低轨卫星图像中的一一对应关系，最后综合前面步骤中的关联结果，实现高轨卫星图像中目标运动信息与低轨卫星图像中目标特征信息的有效融合，提高海上目标的联合感知能力。