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申请/专利权人：西安电子科技大学

摘要：本发明提出一种空中目标三维姿态与尺寸联合估计方法，该方法包括：1获取ISAR图像序列；2对ISAR图像序列进行预处理；3利用Harris检测方法对预处理后的图像序列进行角点检测；4基于图像的角点对预处理后的图像序列中的目标进行凸包检测；5基于凸包检测结果提取预处理后的图像序列中目标的投影物理线特征；6对于ISAR序列中的每一帧图像，构造空中目标从三维结构映射到对应二维成像平面上的投影矩阵；7基于目标的投影物理线特征，结合投影矩阵，实现目标三维姿态与尺寸的联合估计。本发明仅提取空中目标的五个轮廓特征点，减少特征点数目提取，并降低特征关联的复杂度，提高目标三维参数估计的效率。

主权项：1.一种基于ISAR像序列的空中目标姿态与尺寸特征估计方法，其特征在于，包括以下步骤：1获取空中目标ISAR图像序列I，所述空中目标包括空中飞机；2对空中目标ISAR图像序列I中的每一帧ISAR图像In进行预处理，得到预处理后的图像序列ID；3利用Harris检测方法，对预处理后的图像序列ID中的每一帧图像进行角点检测，得到图像序列ID对应的角点点集集合其中，表示ID中的图像对应的角点点集，J表示图像中的总角点数，和分别表示图像中的第i个角点对应的列索引和行索引，1≤i≤J；4对角点点集集合IE中的每一个角点点集进行目标凸包检测，得到优化后的目标凸包顶点点集集合IG；5根据优化后的目标凸包顶点点集集合IG，提取图像序列ID中目标的投影物理线特征，得到图像序列ID的机身投影矢量集合以及机翼投影矢量集合6对于图像序列ID的每一帧二值图像结合目标ISAR成像模型，根据瞬时雷达视线信息，构造空中目标从三维结构映射到对应二维成像平面上的投影矩阵An，进而得到图像序列ID的投影矩阵集合为A＝{A1,A2,…,An,…,AN}；7根据目标的机身投影矢量集合、机翼投影矢量集合和所述投影矩阵集合An，对目标进行三维姿态与尺寸联合估计；其中，所述步骤7包括：7a将步骤5得到的图像序列ID中的机身投影矢量集合和机翼投影矢量集合作为目标投影特征的观测值；设目标的机身在三维雷达坐标系中的方位角和俯仰角分别为θbody和φbody，机翼在三维雷达坐标系中的方位角和俯仰角分别为θspan和φspan，三维机身的理论长度为Lbody，翼展为Lspan，则目标的机身在三维空间中的理论方向向量Nbodyθbody,φbody＝[cosφbodysinθbody,cosφbodycosθbody,sinφbody]，机翼的理论方向向量为Nspanθspan,φspan＝[cosφspansinθspan,cosφspancosθspan,sinφspan]，根据目标的成像模型，结合步骤6得到的图像序列ID的投影矩阵集合An，得到图像序列ID的第n帧图像中目标的机身投影矢量理论值为机翼投影矢量的理论值为建立关于投影特征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： s.t.tanφbodytanφbody+cosθbody-θspan＝0其中-180°≤θbody≤180°，-90°≤φbody≤90°，-180°≤θspan≤180°，-90°≤φspan≤90°，||·||2表示取模2运算，a1是平衡机身与机翼投影特征提取准确度的权重因子，等式约束为飞机目标机身与翼展互相垂直的条件约束，利用该等式约束消去代价函数中姿态参数θbody,φbody,θspan,φspan中的任意一个变量，得到改进后的代价函数为： 利用BFGS方法对该无约束优化问题进行求解，得到的最优解即为目标的三维姿态与尺寸估计结果。

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