一种基于合成视觉的目标定位方法技术

本发明专利技术属于机载光电侦察、态势感知领域，公开了一种基于合成视觉的目标定位方法，包括：载机实时位姿传感器数据和瞄准线姿态数据获取；生成静态的三维场景；生成动态合成视觉；获取对应的传感器图像；进行光电图像与合成视觉图像的配准与映射；根据目标像素位置进行地理定位。本发明专利技术通过相关技术手段实现光电图像中任意目标的空间定位，提供给飞行员任意选择目标的地理位置；能够对光电图像中任意多个目标实时计算其空间位置，从而提供一种实时连续的多目标空间位置跟踪能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合成视觉的目标定位方法
本专利技术属于机载光电侦察、态势感知领域，涉及一种基于合成视觉的目标定位方法。
技术介绍
传统机载目标定位技术根据是否采用激光测距设备，可分为有源定位(有激光测距辅助)和无源定位(无激光测距辅助)，总体而言，有源定位精度较高但硬件构成较为复杂，无源定位没有激光测距的辅助，定位精度相对较差。并且其定位精度会随着距离增加降低，且某个时间点只能对单个目标进行定位等等地理信息系统具有优越的地理空间描述能力，生成的三维场景中任意目标都是已知的三维地理信息中的地理节点，它实际上结合了测绘领域与信息领域成果。光电系统图像与地理场景融合，将光电探测的区域映射到了地理空间。对目标的定位以及多个目标的定位，可以借助于地理信息系统强大的空间分析能力，快速实现定位。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是：提供一种基于合成视觉的目标定位方法，将光电系统的图像与合成视觉图像进行配准融合之后，光电系统的图像中所有目标被映射到三维地理空间中，利用地理信息系统空间几何分析计算能力，快速的计算多个任意目标的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取载机实时位姿传感器数据以及光电瞄准线实时数据，计算载机的空间位置转换矩阵和空间姿态转换矩阵；/nS2：静态三维场景生成；/nS3：实时光电图像获取；/nS4：动态合成视觉图像生成；/nS5：光电图像与合成视觉图像进行配准融合；/nS6：任意目标选择以及地理位置解算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取载机实时位姿传感器数据以及光电瞄准线实时数据，计算载机的空间位置转换矩阵和空间姿态转换矩阵；
S2：静态三维场景生成；
S3：实时光电图像获取；
S4：动态合成视觉图像生成；
S5：光电图像与合成视觉图像进行配准融合；
S6：任意目标选择以及地理位置解算。


2.如权利要求1所述的基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，载机的位姿参数包括载机位置参数和姿态参数，位置参数包括经度、纬度、高度，分别记为L、B、H，位置数据以地理坐标系为基准，经度、纬度单位为度，姿态参数包括航向角、俯仰角、横滚角，分别记为a、p、r，单位为度，该角度以东北天坐标系为基准；光电瞄准线姿态数据包括瞄准线的俯仰角和方位角，分别记为alos、plos，该角度以载机坐标系为基准。


3.如权利要求2所述的基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，空间位置转换矩阵的计算过程为：
空间位置转换矩阵记为Mpos：



其中，n,u,v是转换坐标系下的基向量，nx，ny，nz分别是向量n的x，y，z分量，ux、uy、uz分别是向量u的x，y，z分量，vx、vy、vz分别是向量v的x，y，z分量，其计算采用如下公式：
n＝(cosLcosB,sinLcosB,sinB)
vpx是地心坐标下的载机位置vp的x分量，vpy是地心坐标下的载机位置vp的y分量，vpz是地心坐标下的载机位置vp的z分量，计算采用如下公式：
vpx＝(N+H)cosBcosL
vpy＝(N+H)cosBsinL
vpz＝[(N(1-e2)+H]sinB
其中，L，B分别是上述步骤中采集得到的载机位置数据中每一帧的经度和纬度，N为卯酉圈半径，e2为第一偏心率，分别采用如下计算公式：






上式中，a，c分别为地球椭球体模型的长半径和短半径，
a＝6378137.0m
c＝6356752.3142m。


4.如权利要求3所述的基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，空间姿态转换矩阵记为Matti，计算过程为：
首先根据载机的姿态数据构建四元数，记为q:



其中，a，p，r分别为上述步骤中采集得到的载机的航向角、俯仰角、横滚角；





5.如权利要求4所述的基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，基于载机所在地理区域的地形数据，包含高程数据和卫星纹理影像数据，生成该区域的三维地理场景，步骤包括：
2.1单块规则高程地形数据可视化
高程数据的形式为规则网格高程数据文件形式，对规则网格高程数据文件进行解析，根据高程数据进行模型视点变换、透视投影变换、视口变换，生成单块规则高程地形数据的网格化三维模型；
2.2海量数据组织方法
海量地形数据由单块规则高程地形数据组成，以四叉树多分辨率方法对多块规则高程地形数据进行组织，生成大规模的三维地形场景模型；
2.3基于纹理的映射方法
以卫星影像为纹理，在大规模的三维地形场景表面映射卫星纹理，生成超大规模真实效果的三维地形场景，三维场景记为SCENEstategraph。


6.如权利要求5所述的基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，机载光电系统实时光电图像由光电转塔发送，不同的有不同的帧率，根据传感器帧率接收每一帧图像数据，记为feo(x,y,t)。


7.如权利要求6所述的基于合成视觉的目标定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据采集得到的载机位姿数据、瞄准线姿态驱动生成的三维静态场景，生成动态连续的合成视觉图像，步骤包括：
4.1根据载机位姿数据构建空间变换矩阵，包括位置空间变换矩阵Mpos和姿态空间变换矩阵Matti；
4.2根据瞄准线姿态数据构建瞄准线空间变换矩阵Mlos；
4.3根据上述步骤构建复合空间变换矩阵Mcomposite，Mcomposite＝Mlos*Matti*Mpos；
4.4以三维静态场景生成的场景节点树为对象SCENE...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，纪明，陶忠，孙毓凯，侯利冰，杨光，潘文卿，安学智，谢欢，段晓韬，王磊磊，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61