[发明专利]一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法

权利要求书

1.一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法，其特征在于：

(1)设定离散时间线性系统的状态方程、测量方程和状态转移矩阵，给定初始条件；

(2)基于单步预测的卡尔曼滤波器，计算离散时间线性系统的卡尔曼增益矩阵和新息向量；

(3)根据步骤(1)中设定的状态转移矩阵和步骤(2)得到的卡尔曼增益矩阵和新息向量，计算状态方程的状态量，并且更新误差相关矩阵；

(4)根据精密导星测量系统采集到的参考帧和当前帧图像以及步骤(3)状态量，对两幅图像进行二维互相关运算，得到相关函数，对相关函数做ROI-IDFT矩阵乘法运算，实现只对相关峰值及其附近区域进行变换，得到细分后相关峰值，即更新的观测量；

(5)判断是否收到停止跟踪指令，若未收到，将步骤(4)得到的更新的观测量反馈给步骤(2)的卡尔曼滤波器，重新执行步骤(2)至(4)；若收到，停止跟踪目标。

2.根据权利要求1所述的一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)采用基于单步预测的卡尔曼滤波器，处理每一时刻更新的观测量就可以计算出下一时刻最优状态估计，并且能利用实际的运动参数对预测进行不断修正，从而提高估计的准确性。

3.根据权利要求1所述的一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法，其特征在于：步骤(4)利用相位相关法来计算相关系数矩阵。只针对相关系数矩阵中峰值及其附近的数据进行计算，避免对冗余部分的运算，运算效率高。

4.根据权利要求1所述的一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法，其特征在于：步骤(2)至步骤(4)，实现包含以下步骤：

根据参考帧图像中运动目标的位置利用卡尔曼滤波器单步预测当前帧图像中运动目标的位置；利用运动预测和帧间相似性在感兴趣区域的邻域内搜索进行目标的亚像素细分定位,进而确定当前帧目标的准确位置再作为观测矢量反馈给卡尔曼滤波器。

5.根据权利要求1所述的一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法，其特征在于：所述的亚像素目标跟踪方法适用精密稳像控制系统。

6.根据权利要求1所述的一种应用于精密导星测量系统的亚像素目标跟踪方法，其特征在于：所述的亚像素目标跟踪方法针对感兴趣区域计算二维离散傅立叶逆变换，适合解决空间天文观测两帧图像像移比较小或者像移集中在固定范围的问题。