一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法，其内容包括：构建由投影系统、相机以及被测物体组成的去伪装系统；通过对监视视场投射相互正交的正弦光栅组的方式对场景进行调制；通过所提出的基于梯度的序列变换方式依次对未侵入场景与侵入场景建立模板相位奇异场序列与侵入相位奇异场序列；通过模板匹配可将相位奇异场序列与模板相位奇异场序列进行序列对应，并因此获取中间检测结果Z

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法
本专利技术涉及去伪装领域，尤其涉及一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法。
技术介绍
伪装技术是一种进行隐真示假、为欺骗或迷惑对方所采取的隐蔽措施。通常情况下，伪装技术可分类为自然伪装和人工伪装。自然伪装，即自然生物利用自然条件实现伪装。最常见的自然伪装为生物个体能通过控制自身色素的变化，实现与自然环境融为一体，从而达到伪装的目的；实现自然伪装的代表生物有变色龙、乌贼等。人工伪装，即人类利用人造服饰或特殊材质对军用器械或单兵作战单元实现伪装；人工伪装具备欺骗光学侦察检测的特点，甚至拥有欺骗热红外和雷达侦察的能力。人工伪装的具体实例有军用迷彩、“变色龙”伪装服等。随着科技的进步及先进材料的研发，人工伪装技术得到了更深入的研究。例如，通过控制GST相变[1]，人们可以在30～50℃的背景温度范围内，对需遮罩物体实现近乎于完美的热伪装。基于颜色变化的变色机器人[2]，能迅速的将待伪装本体融入所处背景中；透明胶致动的透明软机器人[3]，能在动态或非结构化环境中实现有效的伪装。这些高级伪装技术均可广泛的应用于战场、侦察和安全监视等场合。相较于伪装技术的蓬勃发展，去伪装技术目前仍处于较为初级研究阶段。早期的去伪装技术集中于增大低层级特征的区分度，如颜色、纹理、轮廓等[4,5]。这些基于低层级特征的检测方法通常只能实现对一些非刻意伪装场景进行去伪装检测，但是却难以鉴别经过人刻意实施的伪装。近年来，随着人工智能、机器学习及神经网络等智能技术的崛起，高层级的伪装检测技术也得到了不同程度的发展[6,7]，但是，实现这些技术的实现依赖于复杂的计算模型的建立或者需要事先进行大量的数据训练，这些高消耗运算限制了它们的应用领域。因此，多参数化去伪装研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于正交相移条纹的去伪装方法，本专利技术不受伪装物体纹理、颜色的影响，实现了对伪装物体形貌、阴影以及位置的多参数化快速去伪装检测，详见下文描述：一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法，所述方法包括以下步骤：构建由投影系统、相机以及被测物体组成的去伪装系统；通过对监视视场投射相互正交的正弦光栅组的方式对场景进行调制；通过所提出的基于梯度的序列变换方式依次对未侵入场景与侵入场景建立模板相位奇异场序列与侵入相位奇异场序列；通过模板匹配可将相位奇异场序列与模板相位奇异场序列进行序列对应，并因此获取中间检测结果Zk；最后依据一系列优化方法对Zk进行优化及系列运算，即可求取侵入视场的伪装物体的运动轨迹与外部轮廓。所述模板相位奇异场序列具体为：其中，Φr(x,y)为光栅的合成相位；为梯度算子；Th为阈值。所述通过模板匹配可将侵入相位奇异场序列与模板相位奇异场序列进行序列对应，并因此获取中间检测结果Z具体为：Z＝|Tr-X|其中，Z为中间检测结果；Tr为模板相位奇异场序列；X为侵入相位奇异场序列。所述依据一系列优化方法对Zk进行优化及系列运算具体为：优化方法为：Zu＝Area(Z)＞Th2其中，Zu为中间检测结果Z的优化值；Area()为面积判定函数，Th2为阈值；对Zu进行凸包运算获得伪装物体的凸包Cz，物体的表面形态特征由下式获得：Az＝a(x,y)*CZ其中，Az为经本方法恢复的伪装物体的表面形态；a(x,y)为投射光栅的基本强度。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本专利技术不受物体表面纹理、颜色的影响，正交相移条纹结构能优化单一方向光栅条纹对物体某些区域深度不敏感问题；2、本专利技术的计算消耗小，在无需采用复杂计算模型的情况下，即可实现并行去伪装检测；3、可准确识别侵入物体的外边缘形貌、位置及对物体的阴影实现剥离操作，最终实现多参数化去伪装。4、动态性能高，在采集序列趋近于无穷大时，可近似为单帧检测。附图说明图1为伪装检测系统示意图；图2为一种基于正交复合频率条纹的伪装检测方法的流程图；图3为静态场景下建立的参考模板Tr；图4为静态侵入检测场X；图5为静态伪装检测中获取的中间结果Z及恢复出的伪装形貌示意图；其中，(a)为中间结果Z；(b)为本方法恢复的伪装物体的表面形态。图6为在实际试验时，在复杂背景下拍摄或建立的场景、投射光栅及参考相位跳变场Fr；图7为动态伪装检测结果示意图。其中，(a)为中间帧的中间结果Zk；(b)为对应凸包；(c)为整个运动轨迹。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例1一种基于复合正交相移条纹的去伪装方法的静态检测形式，参见图1-图5，该方法包括以下步骤：101：构建如图1所示的由投影系统、相机以及被测物体组成的伪装检测系统；其中，投影系统、相机和被测物体所在的三个位置呈三角视觉关系，仪器之间的摆放夹角仅与测量精度相关，本专利技术实施例对此不做限制。102：如图3所示，首先对监视视场投射频率相互正交的复合正弦光栅组，在计算过程中无需对不同成分的相位进行求解，通过算法可获取合成相位Φr与其对应的相位奇异场Tr。其中，步骤102中，为获取最佳的速度性能，频率相互正交的复合光栅组合(I1,I2,I3)具备下列的表达形式为：Ii(x,y)＝a(x,y)+b(x,y){cos[(φx(x,y)+δ]+cos[(φy(x,y)+δ]}i＝1,2,3(1)式中，下标x和y表示不同频率的相位变化方向，i代表光栅序号；a(x,y)为每幅光栅的基本强度，并代表了场景的影像特征；b(x,y)为每幅光栅的调制强度。为取得合适的对比度，通常取a(x,y)＝2*b(x,y)＝127.5；φx(x,y)为x方向变化频率成分的相位值；φy(x,y)为y方向变化频率成分的相位值；δ为光栅相移量＝2π/3。基本强度a(x,y)的计算方法为：a(x,y)＝(I1+I2+I3)/3(2)合成相位Φr(x,y)的计算方法为：其中，为方便描述I1，I2，I3依次代表了光栅I1(x,y)，I2(x,y)，I3(x,y)的缩写。合成相位Φr(x,y)所对应的模板相位奇异场Tr的计算方法为：其中，为梯度算子；Th为阈值，可根据环境进行设定值通常为0.5。其中，相位奇异场的定义为相位中的高频特征，该特征可由公式(4)提取建立。103：当侵入物体时，再对监视场投射同样的复合光栅组合，经场景调制后可获得光栅组合(ID1,ID2,ID3),由于被测序列长度为3，在测试过程中光栅序列无需交换顺序。将光栅组合依次迭代至式(3)与(4)即可获得侵入合成相位ΦX与其对应获得的侵入相位奇异场X；即，侵入合成相位ΦX与合成相位Φr(x,y)的求取方法相同；侵入相位奇异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n构建由投影系统、相机以及被测物体组成的去伪装系统；通过对监视视场投射相互正交的正弦光栅组的方式对场景进行调制；/n通过所提出的基于梯度的序列变换方式依次对未侵入场景与侵入场景建立模板相位奇异场序列与侵入相位奇异场序列；/n通过模板匹配可将相位奇异场序列与模板相位奇异场序列进行序列对应，并因此获取中间检测结果Z

【技术特征摘要】
1.一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
构建由投影系统、相机以及被测物体组成的去伪装系统；通过对监视视场投射相互正交的正弦光栅组的方式对场景进行调制；
通过所提出的基于梯度的序列变换方式依次对未侵入场景与侵入场景建立模板相位奇异场序列与侵入相位奇异场序列；
通过模板匹配可将相位奇异场序列与模板相位奇异场序列进行序列对应，并因此获取中间检测结果Zk；
最后依据一系列优化方法对Zk进行优化及系列运算，即可求取侵入视场的伪装物体的运动轨迹与外部轮廓。


2.根据权利要求1所述的一种基于复合正交相移条纹的伪装检测方法，其特征在于，所述模板相位奇异场序列具体为：
Tr＝▽Φr(x,y)＞Th
其中，Φr(x,y)为光栅的合成相位；▽为梯度算子；Th为阈值。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：邓吉，李健，肖雨，封皓，韩文仲，曾周末，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12