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申请/专利权人：西安电子科技大学

摘要：本发明提出的一种基于ISAR像序列的飞机载荷三维姿态与尺寸估计方法，通过获取携带圆形载荷的飞机目标ISAR图像序列进行预处理；之后进行圆形载荷部件检测；估计检测到的圆形载荷的投影物理特征的椭圆参数；利用携带圆形载荷的飞机目标ISAR成像模型以及瞬时雷达视线信息，构建圆形载荷从三维结构映射到对应二维成像平面上的投影矩阵；根据所述椭圆参数估计结果以及所述投影矩阵集合，对圆形载荷三维姿态以及尺寸进行估计，得到圆形载荷三维姿态以及圆形载荷尺寸。本发明相比于现有技术通过检测飞机目标ISAR图像中的圆形载荷部件并提取其投影物理特征，能够实现对具有非线性结构的圆形载荷进行三维姿态与尺寸估计。

主权项：1.一种基于ISAR像序列的飞机载荷三维姿态与尺寸估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取携带圆形载荷的飞机目标ISAR图像序列：步骤2：对所述飞机目标ISAR图像序列进行预处理；步骤3：对预处理之后的飞机目标ISAR图像序列中的每一帧进行圆形载荷部件检测；步骤4：估计检测到的圆形载荷投影物理特征的椭圆参数，得到椭圆参数估计结果；步骤5：对预处理之后的飞机目标ISAR图像序列中的每一帧图像，利用携带圆形载荷的飞机目标ISAR成像模型以及瞬时雷达视线信息，构建圆形载荷从三维结构映射到对应二维成像平面上的投影矩阵，得到飞机目标ISAR图像序列的投影矩阵集合；步骤6：根据所述椭圆参数估计结果以及所述投影矩阵集合，对圆形载荷三维姿态以及尺寸进行估计，得到圆形载荷的三维姿态以及尺寸；所述步骤6包括：步骤6a：利用步骤4得到的图像序列IC的椭圆参数估计结果p中的长短半轴的长度估计圆形载荷的尺寸，得到圆形载荷的半径为an和bn表示图像序列IC中的每一帧图像的椭圆参数估计结果中的参数，N表示ISAR图像序列的总帧数；为中椭圆的圆心坐标；步骤6b：对于图像序列IC的每一帧图像根据步骤4得到的其椭圆的倾斜角θn，得到载荷投影特征中的椭圆长轴方向向量的观测值为cosθn,sinθnT，中的椭圆短轴与图像横轴的夹角为载荷投影特征中的椭圆短轴方向向量的观测值为cosψn,sinψnT；图像中椭圆长轴对应于三维圆形载荷中的直径的方位角和俯仰角分别为αa和βa，椭圆短轴对应于三维圆形载荷中的直径的方位角和俯仰角分别为αb和βb，长轴对应的直径的理论方向向量为短轴对应的直径的理论方向向量为步骤6c：根据飞机目标成像模型，结合步骤5得到的图像序列IC的投影矩阵集合An，得到图像序列IC的第n帧图像中椭圆长轴方向向量的理论值以及短轴方向向量的理论值An表示图像序列IC的投影矩阵，表示雷达坐标系下瞬时雷达视线；步骤6d：建立关于载荷投影特征中的椭圆长轴方向向量与短轴方向向量的观测值与理论值之间绝对误差的优化问题，该优化问题的代价函数为： 其中,-180°≤αa,αb≤180°，-90°≤βa,βb≤90°，||·||2表示取模2运算；步骤6e：利用BFGS方法对所述优化问题进行求解，若得到的最优解为则圆形载荷三维姿态为其中，“×”表示向量叉乘。

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