CN117690028B - 基于遥感传感器的目标探测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于遥感传感器的目标探测方法及***，涉及数据处理技术领域，方法包括：全景摄像机采集目标区域内的光谱影像确定目标影像集，通过分辨率成像光谱仪获取影响光谱特征集计算目标影像集的统计量，获取N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据光谱变化特性绘制光谱变化曲线图，得到目标光谱值，基于目标光谱值锁定探测目标，本发明解决了现有技术中在缺乏在探测目标过程中的管控，导致探测目标不准确的技术问题，实现了通过遥感传感器进行精准探测，提高探测目标的准确率。

Description

基于遥感传感器的目标探测方法及***

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及基于遥感传感器的目标探测方法及***。

背景技术

近年来，目标探测技术蓬勃发展，陆地光学图像分辨率较高，信息量较为丰富，在短距离的陆地目标探测任务中具有突出优势。然而，由于受陆地的地形影响光谱特性的特殊成像环境的限制，图像往往存在噪声干扰、纹理特征模糊、等诸多问题。同时由于现有技术中在缺乏在探测目标过程中的管控，导致探测目标不准确的技术问题。

发明内容

本申请提供了基于遥感传感器的目标探测方法及***，用于针对解决现有技术中存在的由于现有技术中在缺乏在探测目标过程中的管控，导致探测目标不准确的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了基于遥感传感器的目标探测方法及***。

第一方面，本申请提供了基于遥感传感器的目标探测方法，所述方法包括：基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集；获取影响光谱特征集，所述影响光谱特征集是通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取所获；基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，其中，所述N个图像直方图与所述目标影像集存在对应关系，N为大于1的整数；根据所述N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据所述光谱变化特性绘制光谱变化曲线图；通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标。

第二方面，本申请提供了基于遥感传感器的目标探测***，所述***包括：影像获取模块，所述影像获取模块用于基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集；特征提取模块，所述特征提取模块用于获取影响光谱特征集，所述影响光谱特征集是通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取所获；第一计算模块，所述第一计算模块用于基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，其中，所述N个图像直方图与所述目标影像集存在对应关系，N为大于1的整数；曲线图绘制模块，所述曲线图绘制模块用于根据所述N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据所述光谱变化特性绘制光谱变化曲线图；目标锁定模块，所述目标锁定模块用于通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请提供的基于遥感传感器的目标探测方法及***，涉及数据处理技术领域，解决了现有技术中由于现有技术中在缺乏在探测目标过程中的管控，导致探测目标不准确的技术问题，实现了通过遥感传感器进行精准探测，提高探测目标的准确率。

附图说明

图1为本申请提供了基于遥感传感器的目标探测方法流程示意图；

图2为本申请提供了基于遥感传感器的目标探测方法中确定目标影像集流程示意图；

图3为本申请提供了基于遥感传感器的目标探测***结构示意图。

附图标记说明：影像获取模块1，特征提取模块2，第一计算模块3，第一计算模块4，目标锁定模块5。

具体实施方式

本申请通过提供基于遥感传感器的目标探测方法及***，用于解决现有技术中由于现有技术中在缺乏在探测目标过程中的管控，导致探测目标不准确的技术问题。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供了基于遥感传感器的目标探测方法，该方法应用于基于遥感传感器的目标探测***，所述***与用户接收端、服务传感端相连接，服务传感端包含遥感传感器，服务传感端内嵌全景摄像机、分辨率成像光谱仪，该方法包括：

步骤A100：基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集；

进一步而言，如图2所示，本申请步骤A100还包括：

步骤A110：基于目标探测范围划定区域边界，根据区域边界确定所述目标区域；

步骤A120：根据所述目标区域选择所述全景摄像机的采集路径，通过所述采集路径进行记录图像光谱分布数据，获取光谱分布均匀度；

步骤A130：根据所述光谱分布均匀度依次确定多个目标影像，通过所述多个目标影像确定所述目标影像集。

在本申请中，本申请实施例提供的基于遥感传感器的目标探测方法应用于基于遥感传感器的目标探测***，所述***与用户接收端、服务传感端相连接，服务传感端包含遥感传感器，服务传感端内嵌全景摄像机、分辨率成像光谱仪，该遥感传感器内嵌的全景摄像机是用于进行目标区域内的光谱影像参数的采集。

全景摄像机是将目标区域通过镜生成的光学图像投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过模数转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片中加工处理，再通过USB接口传输到电脑中处理，通过显示器可以获取目标区域内的光谱影像参数，是指首先在全景摄像机在进行影像采集之前，以所探测的目标最大直径作为区域边界进行划定，同时根据所需采集的区域边界范围对目标区域进行确定，进一步的，根据目标区域选择全景摄像机的采集路径，是指为了提高在进行影像采集时的目标探测准确度，因此进行影像采集时需要注意全景摄像机的移动方式和路径选择，对于大范围的测绘任务，避免画面模糊或者扭曲，使用机械设备进行移动时可以通过预先设置的路径进行自动化采集，提高工作效率和数据的一致性。

同时根据所确定的采集路径对目标区域进行影像采集并记录所采集影像数据所对应的图像光谱分布数据，获取光谱分布均匀度，该光谱分布均匀度是指通过成像光谱仪记录被检验物体在一定光谱范围内密集均匀分布的多个窄波段单色光的反射光亮度分布或荧光亮度分布从而，形成由许多单色光影像构成的光谱影像集并在此基础上依次确定与构成的光谱影像集所对应的多个目标影像，通过将多个目标影像进行汇总整合后记作目标影像集，为后期实现基于遥感传感器进行目标探测作为重要参考依据。

步骤A200：获取影响光谱特征集，所述影响光谱特征集是通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取所获；

进一步而言，本申请步骤A200还包括：

步骤A210：通过所述分辨率成像光谱仪在所述目标区域内提取发射光谱信息；

步骤A220：基于所述发射光谱信息构建图像灰度均值函数；

步骤A230：根据所述图像灰度均值函数对所述目标影像集进行光谱分析，确定所述影响光谱特征集。

在本申请中，该遥感传感器内嵌的分辨率成像光谱仪是用于进行光谱特征的参数采集，进一步的，通过分辨率成像光谱仪在目标区域内提取发射光谱信息，分辨率成像光谱仪是用于可以在获取大量地物目标窄波段连续光谱图像的同时，获得每个像元几乎连续的光谱数据，由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据分辨率成像光谱仪所获取的光谱数据来鉴别物质和确定它的化学组成，从而完成对目标区域中所发射的光谱信息进行提取，进一步的，根据发射光谱信息中的光谱元素所对应的像素点对图像灰度均值函数进行构建，其所构建的图像灰度均值函数如下：

其中，为图像灰度均值，M为目标影像集中的第M个影像图，N为目标影像集中的 第N个影像图，且M不等于N，i为第M个影像图内的像素点灰度值，i为第N个影像图内的像素 点灰度值。

进一步的，根据图像灰度均值函数对目标影像集进行光谱分析，是指将目标影像集中的每个影像依次代入至图像灰度均值函数中进行影像灰度转换，由此完成光谱分析，通过影像灰度转换确定元素在物质中的含量达10的负10次方克，就可以从光谱中提取影响影像的特征谱线，从而确定影响光谱特征集，进而为实现基于遥感传感器进行目标探测做保障。

步骤A300：基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，其中，所述N个图像直方图与所述目标影像集存在对应关系，N为大于1的整数；

进一步而言，本申请步骤A300还包括：

步骤A310：所述目标影像集的统计量包含目标影像集的灰度方差、灰度标准差；

步骤A320：基于所述灰度方差、所述灰度标准差判断所述目标影像集内多个亮度值；

步骤A330：根据所述多个亮度值的多个像元数量进行统计分布，获取所述N个图像直方图。

进一步而言，本申请步骤A330包括：

步骤A331：基于目标区域构建地面坐标系；

步骤A332：基于所述全景摄像机的采集位置构建遥感传感器的采集位置坐标系、瞬时采集坐标系；

步骤A333：利用共线条件建立所述地面坐标系和所述瞬时采集坐标系的关联因子；

步骤A334：基于所述关联因子对所述采集位置坐标系进行实时辅助调整，获取所述多个亮度值的多个像元坐标点；

步骤A335：根据所述多个像元坐标点确定多个像元数量。

在本申请中，

目标影像集的统计量包含目标影像集的灰度方差、灰度标准差，目标影像集的灰度方差、灰度标准差是通过如下标准差公式进行计算所获：

其中，为灰度标准差，为图像灰度均值，M为目标影像集中的第M个影像图，N 为目标影像集中的第N个影像图，且M不等于N，i为第M个影像图内的像素点灰度值，i为第N 个影像图内的像素点灰度值为灰度方差。

进一步的，基于灰度方差、灰度标准差判断目标影像集内多个亮度值，当图像灰度标准差小时，其亮度值比较集中，图像反差小，当图像灰度标准差大时，其亮度值比较分散，图像反差大，从而依次记录图像中的亮度值，最终根据多个亮度值的多个像元数量进行统计分布，是指分别基于目标区域构建地面坐标系、并基于全景摄像机的采集位置构建遥感传感器的采集位置坐标系、瞬时采集坐标系，该地面坐标系是根据地面南北朝向建立x轴，根据东西朝向建立y轴，在x轴与y轴相交的原始点位建立与地面垂直的z轴，从而完成对地面最飙戏的构建，其遥感传感器的采集位置坐标系、瞬时采集坐标系均为基于遥感传感器的空间位置进行空间坐标系的布设，其瞬时采集坐标系是在采集位置瞬时的时刻下的坐标系，采集位置坐标系可以与瞬时采集坐标系为同一坐标系，进一步的，利用共线条件建立地面坐标系和瞬时采集坐标系的关联因子，共线条件是指投影中心和物点及其像点三点共线，在此基础上根据地面坐标系与瞬时采集坐标系之间的关联映射坐标点确定关联因子，其关联映射坐标点越多则关联因子越强，同时以所获关联因子作为基础，对采集位置坐标系进行遥感传感器的实时辅助调整，从而提高遥感传感器进行数据传感采集时的精准度，继而在进行实时调整后的坐标系中确定多个亮度值所对应的多个像元坐标点，并同时根据坐标系中的多个像元坐标点记录多个像元数量，最终根据所记录的多个像元数量之间的统计分布，获取在坐标系中与多个像元数量所对应的N个图像直方图，在N个图像直方图中横坐标表示图像的灰度级变化，纵坐标标识图像中任意一个灰度出现的频率，为后续实现基于遥感传感器进行目标探测夯实基础。

步骤A400：根据所述N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据所述光谱变化特性绘制光谱变化曲线图；

在本申请中，为了更好的对探测目标进行识别，因此首先以上述所获N个图像直方图作为基础参照数据对目标区域中的光谱变化特性进行提取，光谱是复色光经过色散***进行分光后，被色散开的单色光按波长大小而依次排列的图案，光波是由原子内部运动的电子产生的，各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以其所发射的光波也不同。发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱.发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱。连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱，明线光谱中的亮线叫做谱线，各条谱线对应于不同波长的光，稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱，在此基础上确定目标区域中的光谱变化特性，进一步的，通过光谱变化特性对光谱变化曲线图进行绘制，即对不同波长的光，摄像管的光电灵敏度不同，是指入射光照度一定时，光电元件的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光电元件只对一定波长范围的入射光敏感，同时用不同波长的光照射，测出摄像管对应的灵敏度则可得到它的光谱灵敏度曲线，将其记作光谱变化曲线图，实现基于遥感传感器进行目标探测有着限定的作用。

步骤A500：通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标。

进一步而言，本申请步骤A500还包括：

步骤A510：配置图像光谱校验周期；

步骤A520：在所述图像光谱周期内对所述目标光谱值进行光谱图像验证，获取图像光谱验证结果；

步骤A530：将所述图像光谱验证结果作为附加探测特征进行探测目标的锁定，获取锁定目标数据；

步骤A540：将所述锁定目标数据发送至所述用户接收端。

在本申请中，在上述所绘制的光谱变化曲线图的基础上，确定目标区域中所包含的光谱值，并将其记作目标光谱值，进一步的，根据光谱变化曲线图中目标光谱值的变化波动范围，对图像光谱校验周期进行对应配置，是指在目标光谱值的波动临界值内划定校验周期，进一步的，在图像光谱周期内对目标光谱值进行光谱图像验证，是指将图像光谱周期内的目标光谱值与历史时段相同周期内的光谱值进行比较，当二者相差处于预设光谱误差阈值内时，预设光谱误差阈值可以设为10%，则视为验证通过，并将其记作图像光谱验证结果，进一步的，将图像光谱验证结果作为附加探测特征进行探测目标的锁定，是指将验证通过的目标光谱值作为探测参考值进行目标探测，从而更为精准的对目标数据进行锁定，最终将所锁定的目标数据发送至用户接收端完成目标探测，提高后期实现基于遥感传感器进行目标探测的准确率。

综上所述，本申请实施例提供的基于遥感传感器的目标探测方法，至少包括如下技术效果，实现了通过遥感传感器进行精准探测，提高探测目标的准确率。

实施例二

基于与前述实施例中基于遥感传感器的目标探测方法相同的发明构思，如图3所示，本申请提供了基于遥感传感器的目标探测***，***包括：

影像获取模块1，所述影像获取模块1用于基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集；

特征提取模块2，所述特征提取模块2用于获取影响光谱特征集，所述影响光谱特征集是通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取所获；

第一计算模块3，所述第一计算模块3用于基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，其中，所述N个图像直方图与所述目标影像集存在对应关系，N为大于1的整数；

曲线图绘制模块4，所述曲线图绘制模块4用于根据所述N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据所述光谱变化特性绘制光谱变化曲线图；

目标锁定模块5，所述目标锁定模块5用于通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标。

进一步而言，***还包括：

区域确定模块，所述区域确定模块用于基于目标探测范围划定区域边界，根据区域边界确定所述目标区域；

记录模块，所述记录模块用于根据所述目标区域选择所述全景摄像机的采集路径，通过所述采集路径进行记录图像光谱分布数据，获取光谱分布均匀度；

影像确定模块，所述影像确定模块用于根据所述光谱分布均匀度依次确定多个目标影像，通过所述多个目标影像确定所述目标影像集。

进一步而言，***还包括：

光谱提取模块，所述光谱提取模块用于通过所述分辨率成像光谱仪在所述目标区域内提取发射光谱信息；

函数构建模块，所述函数构建模块用于基于所述发射光谱信息构建图像灰度均值函数；

光谱分析模块，所述光谱分析模块用于根据所述图像灰度均值函数对所述目标影像集进行光谱分析，确定所述影响光谱特征集。

进一步而言，***还包括：

灰度模块，所述灰度模块用于所述目标影像集的统计量包含目标影像集的灰度方差、灰度标准差；

亮度值获取模块，所述亮度值获取模块用于基于所述灰度方差、所述灰度标准差判断所述目标影像集内多个亮度值；

统计分布模块，所述统计分布模块用于根据所述多个亮度值的多个像元数量进行统计分布，获取所述N个图像直方图。

进一步而言，***还包括：

第一坐标系构建模块，所述第一坐标系构建模块用于基于目标区域构建地面坐标系；

第二坐标系构建模块，所述第二坐标系构建模块用于基于所述全景摄像机的采集位置构建遥感传感器的采集位置坐标系、瞬时采集坐标系；

关联模块，所述关联模块用于利用共线条件建立所述地面坐标系和所述瞬时采集坐标系的关联因子；

辅助调整模块，所述辅助调整模块用于基于所述关联因子对所述采集位置坐标系进行实时辅助调整，获取所述多个亮度值的多个像元坐标点；

像元确定模块，所述像元确定模块用于根据所述多个像元坐标点确定多个像元数量。

进一步而言，***还包括：

周期配置模块，所述周期配置模块用于配置图像光谱校验周期；

图像验证模块，所述图像验证模块用于在所述图像光谱周期内对所述目标光谱值进行光谱图像验证，获取图像光谱验证结果；

探测锁定模块，所述探测锁定模块用于将所述图像光谱验证结果作为附加探测特征进行探测目标的锁定，获取锁定目标数据；

数据发送模块，所述数据发送模块用于将所述锁定目标数据发送至所述用户接收端。

本说明书通过前述对基于遥感传感器的目标探测方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中基于遥感传感器的目标探测***，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.基于遥感传感器的目标探测方法，其特征在于，所述方法应用于基于遥感传感器的目标探测***，所述***与用户接收端、服务传感端相连接，服务传感端包含遥感传感器，服务传感端内嵌全景摄像机、分辨率成像光谱仪，所述方法包括：

基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集；

获取影响光谱特征集，所述影响光谱特征集是通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取所获；

基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，其中，所述N个图像直方图与所述目标影像集存在对应关系，N为大于1的整数；

根据所述N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据所述光谱变化特性绘制光谱变化曲线图；

通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集，方法还包括：

基于目标探测范围划定区域边界，根据区域边界确定所述目标区域；

根据所述目标区域选择所述全景摄像机的采集路径，通过所述采集路径进行记录图像光谱分布数据，获取光谱分布均匀度；

根据所述光谱分布均匀度依次确定多个目标影像，通过所述多个目标影像确定所述目标影像集。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取获取影响光谱特征集，方法还包括：

通过所述分辨率成像光谱仪在所述目标区域内提取发射光谱信息；

基于所述发射光谱信息构建图像灰度均值函数；

根据所述图像灰度均值函数对所述目标影像集进行光谱分析，确定所述影响光谱特征集。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述图像灰度均值函数如下：

；

其中，为图像灰度均值，M为目标影像集中的第M个影像图，N为目标影像集中的第N个影像图，且M不等于N，i为第M个影像图内的像素点灰度值，i为第N个影像图内的像素点灰度值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，方法还包括：

所述目标影像集的统计量包含目标影像集的灰度方差、灰度标准差；

基于所述灰度方差、所述灰度标准差判断所述目标影像集内多个亮度值；

根据所述多个亮度值的多个像元数量进行统计分布，获取所述N个图像直方图。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述，方法还包括：

基于目标区域构建地面坐标系；

基于所述全景摄像机的采集位置构建遥感传感器的采集位置坐标系、瞬时采集坐标系；

利用共线条件建立所述地面坐标系和所述瞬时采集坐标系的关联因子；

基于所述关联因子对所述采集位置坐标系进行实时辅助调整，获取所述多个亮度值的多个像元坐标点；

根据所述多个像元坐标点确定多个像元数量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标，方法还包括：

配置图像光谱校验周期；

在所述图像光谱周期内对所述目标光谱值进行光谱图像验证，获取图像光谱验证结果；

将所述图像光谱验证结果作为附加探测特征进行探测目标的锁定，获取锁定目标数据；

将所述锁定目标数据发送至所述用户接收端。

8.基于遥感传感器的目标探测***，其特征在于，所述***与用户接收端、服务传感端相连接，服务传感端包含遥感传感器，服务传感端内嵌全景摄像机、分辨率成像光谱仪，所述***包括：

影像获取模块，所述影像获取模块用于基于所述全景摄像机采集目标区域内的光谱影像，确定目标影像集；

特征提取模块，所述特征提取模块用于获取影响光谱特征集，所述影响光谱特征集是通过所述分辨率成像光谱仪对所述目标影像集的光谱特征进行提取所获；

第一计算模块，所述第一计算模块用于基于所述影响光谱特征集计算所述目标影像集的统计量，获取N个图像直方图，其中，所述N个图像直方图与所述目标影像集存在对应关系，N为大于1的整数；

曲线图绘制模块，所述曲线图绘制模块用于根据所述N个图像直方图提取目标区域内的光谱变化特性，根据所述光谱变化特性绘制光谱变化曲线图；

目标锁定模块，所述目标锁定模块用于通过所述光谱变化曲线图得到目标光谱值，基于所述目标光谱值锁定探测目标。