一种对激光窃听器定位的识别方法及识别装置与流程

本发明涉及定位追踪
技术领域：
，特别是涉及一种对激光窃听器定位的识别方法及识别装置。
背景技术：
：激光窃听是指通过激光技术探测到远处人谈话的内容，这种窃听方式作用距离较远，而且不容易受到干扰，最重要的一个特点是不需要在窃听目标周围安装任何设备。随着激光窃听行为的日益严重，各种商业、科技情报信息愈来愈容易被泄露，使得研究激光窃听告警技术是非常重要的问题，而且目前尚未有比较完整、系统的激光窃听告警系统的分析方法。然而对于目前的激光告警技术，窃听激光束照射在冕牌玻璃、钢化玻璃、宝石蓝玻璃等任何一种玻璃材料上时，都会使光束在玻璃上发生Rayleigh散射现象，从而无法追踪到窃听激光器的方位信息。其次，激光窃听技术采用的激光器波段均为红外波段，人眼以及普通相机无法直接探测到散射光斑，进而给反窃听预警带来了极大困难。此外，由于现有的散射探测式激光告警系统主要是针对战场环境上的激光制导武器发出的导引光束，而激光窃听技术通常采用固体激光器，两者光束在激光波长、散射模式、照射光斑直径、照射模式等方面都存在着很大差异，因此，散射探测式激光告警定位研究方法不能直接运用于激光窃听领域，需重新进行系统结构设计以及方位反演方法的研究。技术实现要素：本发明的目的是提供一种对激光窃听器定位的识别方法，可准确确定待定位的激光窃听器的方位。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种对激光窃听器定位的识别方法，其特征在于，所述识别方法包括：待定位的激光窃听器向玻璃发射激光，且所述激光通过所述玻璃形成散射光和透射光；通过声光可调谐光谱成像AOTF装置接收所述AOTF装置与玻璃中间的凝视检测区域内的透射光，获得散射光斑图像；根据所述散射光斑图像确定所述待定位的激光窃听器的方位。可选的，所述确定所述待定位的激光窃听器的方位的方法包括：对所述散射光斑图像进行二值化预处理，得到预处理图像；对所述预处理图像进行边缘检测，得到灰度近似值对应的二值化图像；提取所述二值化图像中对象的轮廓；对所述轮廓进行椭圆拟合，获得椭圆参数；根据所述椭圆参数构建激光窃听器与玻璃之间的数学模型，以确定待定位的激光窃听器的方位。可选的，所述椭圆参数包括椭圆倾斜角度、椭圆长轴、短轴及中心点坐标。可选的，所述待定位的激光窃听器的方位包括待定位的激光窃听器的方位角和俯仰角。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明对激光窃听器定位的识别方法利用AOTF技术对近红外波段进行连续窄带光谱滤波，通过对窗户玻璃进行光谱成像，并且结合玻璃的后向散射光斑的图像特征，通过控制装置确定所述待定位的激光窃听器的方位，提高识别的准确度。本发明的目的是提供一种对激光窃听器定位的识别装置，可准确确定待定位的激光窃听器的方位。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种对激光窃听器定位的识别装置，所述识别装置包括：玻璃，所述玻璃在受到激光窃听器的发射激光照射后，使所述发射激光分为散射光和透射光；AOTF装置，所述AOTF装置对应所述玻璃设置，且与所述玻璃之间形成凝视检测区域，所述AOTF装置用于获取所述凝视检测区域内经过散射后的透射光，形成散射光斑图像；控制装置，与所述AOTF装置连接，用于根据所述散射光斑图像确定所述激光窃听器的位置。可选的，所述控制装置包括：预处理单元，用于对所述散射光斑图像进行二值化预处理，得到预处理图像；边缘检测单元，用于对所述预处理图像进行边缘检测，得到灰度近似值对应的二值化图像；提取单元，用于提取所述二值化图像中对象的轮廓；拟合单元，用于对所述轮廓进行椭圆拟合，获得椭圆参数；建模单元，用于根据所述椭圆参数构建激光窃听器与玻璃之间的数学模型，以确定待定位的激光窃听器的方位。可选的，所述椭圆参数包括椭圆倾斜角度、椭圆长轴、短轴及中心点坐标。可选的，所述待定位的激光窃听器的方位包括待定位的激光窃听器的方位角和俯仰角。相对于现有技术，本发明对激光窃听器定位的识别装置与上述对激光窃听器定位的识别方法的有效效果相同，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明对激光窃听器定位的识别方法的流程图；图2为本发明对激光窃听器定位的识别方法的倾斜椭圆的计算原理图一；图3为本发明对激光窃听器定位的识别方法的倾斜椭圆的计算原理图二；图4为待定位激光窃听器的位置信息图；图5为待定位激光窃听器的俯仰角图；图6为本发明对激光窃听器定位的识别装置的模块结构示意图；图7为本发明对激光窃听器定位的识别装置的工作原理图。符号说明：激光窃听器1玻璃2AOTF装置3控制装置4预处理单元41边缘检测单元42提取单元43拟合单元44建模单元44散射光5透射光6凝视检测区域7。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的目的是提供一种对激光窃听器定位的识别方法，通过声光可调谐光谱成像(Acousto-OpticTurnableFilter，AOTF)装置可以任意选择系统的光谱，选择具有目标特性不同波段的光谱波长，从而可以形成同一目标在不同光谱波长下的不同图像。利用AOTF技术对近红外波段进行连续窄带光谱滤波，通过对窗户玻璃进行光谱成像，并且结合玻璃的后向散射光斑的图像特征，通过控制装置确定所述待定位的激光窃听器的方位，提高识别的准确度。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。如图1所示，本发明对激光窃听器定位的识别方法包括：步骤100：待定位的激光窃听器向玻璃发射激光，且所述激光通过所述玻璃形成散射光和透射光。步骤200：通过声光可调谐光谱成像AOTF装置接收所述AOTF装置与玻璃中间的凝视检测区域内的透射光，获得散射光斑图像。步骤300：根据所述散射光斑图像确定所述待定位的激光窃听器的方位。其中，在步骤200中，通过多次调整探测角度或位置，对同一块玻璃进行照射，从而获取对应的散射光斑。在步骤300中，所述确定所述待定位的激光窃听器的方位的方法包括：步骤310：对所述散射光斑图像进行二值化预处理，得到预处理图像。步骤320：对所述预处理图像进行边缘检测，得到灰度近似值对应的二值化图像。在本实施例中，采用Sobel算子法做边缘检测。步骤330：提取所述二值化图像中对象的轮廓。一般利用bwboundaries函数获取二值化图像中对应的轮廓。步骤340：对所述轮廓进行椭圆拟合，获得椭圆参数。其中，所得的轮廓利用最小二乘法进行椭圆拟合。所述椭圆参数包括椭圆倾斜角度、椭圆长轴、短轴及中心点坐标。步骤350：根据所述椭圆参数构建激光窃听器与玻璃之间的数学模型，以确定待定位的激光窃听器的方位。所述对所述轮廓进行椭圆拟合的方法具体包括：(1)计算倾斜椭圆的系数设倾斜椭圆方程式为ax2+bxy+cy2+dx+ey-1＝0，利用最小二乘法即求的最小值，所以两边求导得矩阵表示为：Σi=1Nxi4Σi=1Nxi3yiΣi=1Nxi2yi2Σi=1Nxi3Σi=1Nxi2yiΣi=1Nxi3yiΣi=1Nxi2yi2Σi=1Nxiyi3Σi=1Nxi2yiΣi=1Nxiyi2Σi=1Nxi2yi2Σi=1Nxiyi3Σi=1Nyi4Σi=1Nxiyi3Σi=1Nyi3Σi=1Nxi3Σi=1Nxi2yiΣi=1Nxiyi2Σi=1Nxi2Σi=1NxiyiΣi=1Nxi2yiΣi=1Nxiyi2Σi=1Nyi3Σi=1NxiyiΣi=1Nyi2·abcde=Σi=1Nxi2Σi=1NxiyiΣi=1Nyi2Σi=1NxiΣi=1Nyi]]>若令Xi＝(xi2,xiyi,yi2,xi,yi)，上述矩阵可写成(2)计算标准椭圆与倾斜椭圆的关系由于倾斜椭圆与标准椭圆在坐标上存在着一定的关系，所以利用倾斜椭圆计算标准椭圆，存在两种情况，分别如下：第一种情况下，设(x,y)是标准椭圆上一点坐标，(x′,y′)是倾斜椭圆上一点坐标，则由图2中(a)和(b)得两坐标关系：x′＝r·cos(α-θ)＝rcosθcosα+rsinθsinα＝xcosα+ysinα；y′＝r·sin(α-θ)＝rcosθsinα-rsinθcosα＝xsinα-ycosα；其中，r表示(x,y)或(x′,y′)到原点的距离，θ表示(x,y)点到原点的直线与x轴的夹角，α表示(x′,y′)点到原点的直线与(x,y)点到原点的直线的夹角。第二种情况下，设(x,y)是标准椭圆上一点坐标，(x′,y′)是倾斜椭圆上一点坐标，则由图3中(a)和(b)得两坐标关系：x′＝r·cos(α+θ)＝rcosθcosα-rsinθsinα＝xcosα-ysinαy′＝r·sin(α+θ)＝rcosθsinα+rsinθcosα＝xsinα+ycosα(3)计算标准椭圆的系数利用步骤(2)中倾斜和标准椭圆的关系分别计算标准椭圆的系数。设倾斜椭圆方程式为ax′2+bx′y′+cy′2+dx′+ey′-1＝0，标准椭圆方程式为a′x2+c′y2+d′x+e′y-1＝0。第一种情况下，将x′＝xcosα+ysinα，y′＝xsinα-ycosα代入倾斜椭圆方程式，即(acos2α+bcosαsinα+csin2α)x2+(2acosαsinα+bsin2α-bcos2α-2csinαcosα)xy+(asin2α-bcosαsinα+ccos2α)y2+(dcosα+esinα)x+(dsinα-ecosα)y-1=0;]]>可得：a′＝acos2α+bcosαsinα+csin2α，c′＝asin2α-bcosαsinα+ccos2α，d′＝dcosα+esinα，e′＝dsinα-ecosα。因为标准椭圆交叉项系数为零，所以2acosαsinα-bsin2α+bcos2α-2csinαcosα＝0，则从倾斜椭圆到标准椭圆的旋转角度第二种情况下，将x′＝xcosα-ysinα，y′＝xsinα+ycosα代入倾斜椭圆方程式，即(acos2α+bcosαsinα+csin2α)x2+(-2acosαsinα-bsin2α+bcos2α+2csinαcosα)xy+(asin2α-bcosαsinα+ccos2α)y2+(dcosα+esinα)x+(ecosα-dsinα)y-1=0;]]>可得：a′＝acos2α+bcosαsinα+csin2α，c′＝asin2α-bcosαsinα+ccos2α，d′＝dcosα+esinα，e′＝ecosα-dsinα。因为标准椭圆交叉项系数为零，所以-2acosαsinα-bsin2α+bcos2α+2csinαcosα＝0，则从倾斜椭圆到标准椭圆的旋转角度是(4)计算标准椭圆中心坐标和长短轴设标准椭圆中心点为(x0,y0)，主轴平行于x轴时，椭圆长、短轴分别是m,n中的最大值和最小值，标准椭圆方程式表示为由标准椭圆的两种表达式：得到标准椭圆的中心坐标是长短轴分别是中的最大值和最小值。(5)计算倾斜椭圆的中心点坐标设倾斜椭圆的中心点坐标是(x′0,y′0)，标准椭圆的中心坐标是(x0,y0)，利用步骤(2)中的两者之间的关系，分为以下两种情况：第一种情况下，将，x′＝xcosα+ysinαy′＝xsinα-ycosα代入倾斜椭圆方程式，得到倾斜椭圆的中心坐标为(x0cosα+y0sinα,x0sinα-y0cosα)。第二种情况下，将x′＝xcosα-ysinα，y′＝xsinα+ycosα代入倾斜椭圆方程式，得到倾斜椭圆的中心坐标为(x0cosα-y0sinα,x0sinα+y0cosα)。在步骤350中，所述待定位的激光窃听器的方位包括待定位的激光窃听器的方位角和俯仰角。可结合图4，图4中(a)部分所示的激光器光束在XOZ面投影与Z轴的夹角为俯仰角图4中(b)中部分所示的激光器光束在XOY面投影与X轴的夹角为方位角β，其中XOY面为玻璃面，OL为激光器光束在XOY面投影，根据椭圆长轴和短轴确定待定位的激光窃听器的俯仰角根据椭圆倾斜角度确定待定位的激光窃听器的方位角β。其中，根据所述椭圆参数构建激光窃听器与玻璃之间的数学模型，以确定待定位的激光窃听器的方位的具体方法包括：首先建立激光窃听器与玻璃之间的数学模型如图5中(a)所示，其中以O1为中心的椭圆为拟合椭圆，即激光窃听器照射在玻璃上的图像，过O2点的平面x2o2y2与光束中心线垂直并交于O3点，则x2O2y2光束截面上光斑为圆形光斑，O3′是窃听激光器发出的光束截面圆心O3在玻璃面上的投影，在图4中(b)所示，利用四面体O1O2O3O3′构建不同的三角形组成不同的数学关系。在图5中(a)部分，点O1在坐标系x1y1z1中的坐标为(0,0,0)，点O2在坐标系x2y2z2中的坐标为(A,0,0)，点O3在坐标系x2y2z2中的坐标为(B,0,0)，设点O3′在坐标系x1y1z1中的坐标为(x1,y1,0)，其中A为玻璃上的光斑拟合出椭圆的长半轴，B为玻璃上的光斑拟合出椭圆的短半轴。在△O1O2O3中满足所以在△O3’O3O1中满足(o3o'3)2＝A2-B2-(x12+y12)；得到在△O3’X1O2中满足(o2o'3)2＝(A-x1)2+y12，(o3o'3)2＝B2-(A-x1)2-y12；因为A2-B2-(x12+y12)＝B2-(A-x1)2-y12，所以因为所以以O3为圆心的圆面积为s1＝π·B2，以O1为中心的椭圆面积为s2＝π·A·B，因此二面角又因为所以y1＝0。综上所述，点O3′在坐标系x1y1z1中的坐标为得到光束截面圆心O3的投影O3′在O1O2的连线上，从而得到激光窃听器的俯仰角为对于确定激光窃听器的方位角β为椭圆拟合过程中倾斜椭圆的旋转角度或其中，a为倾斜椭圆方程式x2的系数，b为倾斜椭圆方程式交叉项xy的系数，c为倾斜椭圆方程式y2的系数。此外，本发明还提供一种对激光窃听器定位的识别装置。如图6和图7所示，本发明对激光窃听器定位的识别装置包括玻璃2、AOTF装置3及控制装置。其中，所述玻璃2在受到激光窃听器1的发射激光照射后，使所述发射激光分为散射光5和透射光6；所述AOTF装置3对应所述玻璃2设置，且与所述玻璃2之间形成凝视检测区域7，所述AOTF装置3获取所述凝视检测区域7内经过散射后的透射光6，形成散射光斑图像；所述控制装置4与所述AOTF装置3连接，根据所述散射光斑图像确定所述激光窃听器的位置。在本实施例中，所述玻璃2为K9玻璃，所述激光窃听器1发出的激光为波长671nm的近红外激光。其中，所述控制装置4包括预处理单元41、边缘检测单元42、提取单元43、拟合单元44及建模单元45。其中，所述预处理单元41用于对所述散射光斑图像进行二值化预处理，得到预处理图像；所述边缘检测单元42用于对所述预处理图像进行边缘检测，得到灰度近似值对应的二值化图像；所述提取单元43用于提取所述二值化图像中对象的轮廓；所述拟合单元44用于对所述轮廓进行椭圆拟合，获得椭圆参数；所述建模单元45用于根据所述椭圆参数构建激光窃听器与玻璃之间的数学模型，以确定待定位的激光窃听器的方位。所述椭圆参数包括椭圆倾斜角度、椭圆长轴、短轴及中心点坐标。所述待定位的激光窃听器的方位包括待定位的激光窃听器的方位角和俯仰角。根据椭圆倾斜角度确定待定位的激光窃听器的方位角，根据椭圆长轴和短轴确定待定位的激光窃听器的俯仰角。相对于现有技术，本发明对激光窃听器定位的识别装置与上述对激光窃听器定位的识别方法的有效效果相同，在此不再赘述。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页1 2 3