[发明专利]一种基于雷达扫描变量的水上多目标视频影像坐标估计方法

权利要求书

1.一种基于雷达扫描变量的水上多目标视频影像坐标估计方法，其特征在于步骤包括：

1)建立水上监测平台P，所述检测平台P包括雷达ARPA系统、闭路电视监控系统CCTV、定位设备、艏向获取设备；

2)选定时刻，在雷达ARPA系统可覆盖范围内，将闭路电视监控系统CCTV唯一稳定地捕获到的单个水上目标记为T，分别利用雷达ARPA系统、闭路电视监控系统CCTV同时对单个水上目标T进行多次连续扫描和观测，获得单个水上目标T的扫描坐标和多帧画面；

3)将步骤2)中参考单个水上目标T的ARPA坐标的多次扫描坐标转化为经纬度，根据相机的内外参数决定单个水上目标T在闭路电视监控系统CCTV中成像的待校准位置；

4)通过Faster-RCNN、YoloV3算法，将步骤2)中k时刻CCTV系统获得的多帧画面，转化为单个水上目标T在显示器上的实际屏幕位置，或采用手工标绘的方式实现该步骤；

5)将步骤3)和4)中获得的单个水上目标T在显示器上的待校准屏幕位置和实际屏幕位置作为训练样本集合W，并把待校准屏幕位置和实际屏幕位置两点间的距离作为目标函数，构建基于遗传算法的优化模型，获得最优参数集合；

6)通过步骤5)，建立从ARPA目标T’，向CCTV屏幕坐标的映射关系，雷达扫描和CCTV可视的重叠范围中，都有不止一个目标，基于已经确定的映射关系，即可对水上m个目标{S₁,S₂,…,S_m}在显示器中的坐标位置进行估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于雷达扫描变量的水上多目标视频影像坐标估计方法，其特征在于所述步骤1)中所述雷达ARPA系统的雷达扫描半径记为r，将雷达ARPA系统扫描水上其他船舶目标，即ARPA目标相对于系统的角坐标记作(e,l)，所述闭路电视监控系统CCTV用于获得水上目标的实时图像z，所述闭路电视监控系统CCTV摄像机的核心参数包括视域角θ、输出图像视域宽度w像素和视域高度h像素，所述定位设备用于获取经纬度坐标。

3.根据权利要求2所述的一种基于雷达扫描变量的水上多目标视频影像坐标估计方法，其特征在于所述步骤2)中雷达ARPA系统扫描到的目标与闭路电视监控系统CCTV捕获的目标，具有唯一对应性，在k时刻由雷达ARPA系统多次扫描目标T，产生的唯一的ARPA目标的扫描坐标为(e(k),l(k))，由闭路电视监控系统CCTV获得实时图像z的多帧画面为z(k)，雷达扫描半径为r(k)，k为采样时刻，其中k＝1,2,…,K，K≥20。

4.根据权利要求3所述的一种基于雷达扫描变量的水上多目标视频影像坐标估计方法，其特征在于所述步骤3)具体为：将步骤2)中参考单个水上目标T的ARPA坐标的多次扫描坐标(e(k),l(k))转化为经纬度，表示为(b(k),d(k))，b表示纬度，d表示经度；目标在相机成像里的屏幕坐标和空间位置存在固定的对应关系，根据相机的内外参数决定单个水上目标T在闭路电视监控系统CCTV中成像的待校准位置(x^-(k),y^-(k))。

5.根据权利要求4所述的一种基于雷达扫描变量的水上多目标视频影像坐标估计方法，其特征在于所述采取如下方法求取目标T在CCTV系统中成像的待校准位置(x^-(k),y^-(k))：

k时刻目标T的空间横坐标x^-(k)，即与摄像头的视线射线呈垂直关系，相对于摄像机成像的横坐标是简单的线性映射关系，目标T的空间纵坐标y^-(k)，即与摄像头横的视线射线呈平行关系，相对摄像机成像的纵坐标是上凸曲线关系，即距离越远纵向角度变化越慢、距离越近变化越快，因此，可分别设计线性模型求取x^-(k)、Logistic模型求取y^-(k)：

x^-(k)＝b(k)/θ)*w*Δx (1a)

其中，Δx，Δy，j是待定系数。