一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统及侦察方法与流程

本发明属于紫外成像侦察技术领域，具体涉及一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统，还涉及该系统的侦察方法。

背景技术：

伪装在战争中是用来迷惑敌人的，并随着战争的发展也不断发展。在现代战争中，伪装技术应用的领域也越来越广泛，已经成为防御性作战的一种直接有效的手段。有效地识别出伪装就能对敌方的军事设备和人员进行打击，对战局十分关键。因此，近年来，针对不同的伪装技术，侦察伪装的手段也越来越多样化。

在雪原和常年积雪的战场环境下，军队及其武器设施可以利用现有的条件覆盖白色的伪装布或者隐藏在积雪下，这样就和积雪几乎融为一体，难以发现。但是利用紫外成像技术能够识别出处在雪地上的白色伪装目标。因为雪的紫外反射率通常很高，在320nm-360nm波段，反射率可以达到85％以上，图像上显示为白色；而普通白色伪装材料和涂料的紫外反射率较低(通常在10％以下)，在图像上显示为黑灰色或黑色。因此，利用紫外成像技术研制的雪地侦察系统具有很好的检测雪地伪装效果。由于夜间没有太阳光照，系统也就无法利用太阳光中的紫外线进行工作。本专利系统自备紫外光源，以保证系统夜间正常工作。这样，紫外成像雪地侦察系统就具有了全天候工作的能力。

随着无人机技术的迅速发展，其定位系统以及飞行中易操作控制、续航和载荷能力强、性能稳定等特点越来越广泛的为人们所应用。所以我们将紫外成像雪地侦察系统搭载到无人机上，可以很好的进行雪地伪装目标的侦察。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统，能够全天候、准确地侦察并发现雪地伪装目标。

本发明的另一目的是提供该系统的侦察方法。

本发明所采用的技术方案是，一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统，包括电源和处理器模块，电源和处理器模块通过屏蔽线分别连接有gps定位模块、紫外成像装置、人工紫外光源装置、本地存储模块、无线数传模块和气压计，本地存储模块分别与紫外成像装置和gps定位模块电性连接，无线数传模块分别与紫外成像装置和gps定位模块电性连接。

本发明的特点还在于，

人工紫外光源装置，包括紫外led阵列和单色器，紫外led阵列呈纬线和经线排列；每个紫外led的输入端端口设置有单色器。

紫外成像装置，包括紫外摄像机，紫外摄像机物镜前端依次设置有防反光装置和紫外滤光镜。

紫外摄像机的分辨率为5472×3648，紫外摄像机的镜头在320nm-360nm的紫外光透过率不小于90％。

电源和处理器模块采用cortex-a8型arm开发板。

本地存储模块为64g的aj-p2m064amc存储卡；气压计的型号为gy-63。

本发明所采用的另一技术方案是，一种无人机机载紫外成像雪地侦察方法，具体步骤如下：

步骤1，将紫外成像雪地侦察系统与无人机通过舵机连接，利用紫外摄像机对整个目标区域内进行拍摄，且紫外摄像机的镜头与目标区域内所在平面呈60°夹角；

拍摄时，无人机距地面高度为40m～50m，无人机的飞行速度为3m/s～4m/s；

步骤2，经步骤1后，从本地存储模块中读出目标区域的视频信息和位置信息，对视频进行单帧处理，导成单帧图像，之后将单帧图像的对比度调整到原图像的2倍，得到白色和黑灰色对比鲜明的图像，其中，白色区域为雪地，黑灰色区域为可疑的伪装目标。

本发明的有益效果：

该系统采用紫外成像技术，通过单帧处理及图像对比增强处理，能够清晰直观地将雪地隐藏的伪装目标显示在图片上，便于作战人员分析。该系统能够在战场上准确地识别出敌方的伪装设备，具有很好的作战效果。

附图说明

图1是本发明一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统的结构示意图；

图2是本发明一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统中在太阳光照下的紫外成像工作示意图；

图3是本发明一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统中在人工紫外光源工作时的紫外成像工作示意图。

图中，1.gps定位模块，2.紫外成像装置，3.人工紫外光源装置，4.本地存储模块，5.电源和处理器模块，6.无线数传模块，7.气压计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统，如图1所示，包括电源和处理器模块5，电源和处理器模块5通过屏蔽线分别连接有gps定位模块1、紫外成像装置2、人工紫外光源装置3、本地存储模块4、无线数传模块6和气压计7，本地存储模块4分别与紫外成像装置2和gps定位模块1电性连接，无线数传模块6分别与紫外成像装置2和gps定位模块1电性连接。

人工紫外光源装置3，包括紫外led阵列和单色器，紫外led阵列呈纬线和经线排列；每个紫外led的输入端端口设置有单色器；

紫外成像装置2，包括紫外摄像机，紫外摄像机物镜前端依次设置有防反光装置和紫外滤光镜；

紫外摄像机的分辨率为5472×3648，紫外摄像机的镜头在320nm-360nm的紫外光透过率不小于90％；

电源和处理器模块5采用cortex-a8型arm开发板；

本地存储模块4为64g的aj-p2m064amc存储卡；

无线数传模块6为h7118军工级dtu；

气压计7的型号为gy-63。

雪地是一个紫外高反射环境，直接对目标区域所成的像受到杂散光的影响较大，防反光装置可有效地减小杂散光的影响同时还可以消除反光现象；紫外滤光镜置于紫外相机物镜前端，只选择透过320nm-360nm波段的紫外光，同时还起到保护相机镜头的作用。

无线数传模块6用来与地面站进行实时的信息交互，机载无线数传模块6接收地面数传电台发送的无人机预定的飞行高度，飞行速度，飞行地点，飞行任务等，控制无人机的飞行。同时，无线数传模块6将拍摄的视频和gps位置信息实时传输至地面站，供地面人员分析。

本发明一种无人机机载紫外成像雪地侦察系统，其具体工作原理是：

在常年积雪的战场环境下，紫外光对积雪和白色伪装物的反射率相差很大，积雪在紫外成像中呈现为白色，而伪装物则呈黑色或黑灰色。基于这一原理，本发明利用紫外成像装置侦察雪地伪装，并将其搭载到无人机上，在该侦察系统中，将该紫外成像装置2与无人机通过舵机连接，按照设定的飞行参数进行飞行。紫外摄像机利用目标区域反射的紫外光将目标物在紫外波段成像，在光照条件允许的情况下，紫外摄像机利用收集的紫外辐射能量，对目标区域进行拍摄，如图2所示，且紫外摄像机的镜头与目标区域内所在平面呈60°夹角，以达到较好的拍摄效果；若光照条件不满足或是夜间的情况下，该系统可以通过人工紫外光源装置3提供紫外摄像机拍摄所需波段的紫外光，如图3所示，以保证侦察系统能在夜间正常工作。拍摄过程中将信息传递给电源和处理器模块5，同时，gps定位模块1用于测量经纬度，气压计7测量气压值，之后将信息缓存到本地存储模块4中，并通过无线数传模块6将信息实时传输到地面站。在无人机搭载紫外成像雪地侦察系统对目标区域进行拍摄时，要进行无死角、无遗漏地拍摄，确保目标区域的每个角落都被拍到，之后从本地存储模块4中读出目标区域的视频信息和对应的gps定位信息，并对视频进行单帧处理，导成单帧图像，运用直方图均衡化算法对单帧图像进行对比度增强处理，在保证亮度不变的情况下，将对比度调整为原来的2倍，得到白色和黑灰色对比鲜明的图像，其中，白色区域为雪地，黑灰色区域为可疑的伪装目标。结合gps定位模块1和气压计7，将可疑伪装目标进行定位，使作战人员快速找到伪装目标并进行处理。

本发明一种无人机机载紫外成像雪地侦察方法，具体步骤如下：

步骤1，将紫外成像雪地侦察系统与无人机通过舵机连接，利用紫外摄像机对整个目标区域内进行拍摄；

拍摄时，无人机距地面高度为40m～50m，无人机的飞行速度为3m/s～4m/s；

紫外摄像机的镜头与目标区域内所在平面呈60°夹角；

步骤2，经步骤1后，从本地存储模块4中读出目标区域的视频信息和位置信息，并对视频进行单帧处理，导成单帧图像，之后在将单帧图像的对比度增强处理调整到原图像的2倍，得到白色和黑灰色对比鲜明的图像，其中，白色区域为雪地，黑灰色区域为可疑的伪装目标。

本发明的系统采用紫外成像技术，通过单帧处理及图像对比增强处理，能够清晰直观地将雪地隐藏的伪装目标显示在图片上，便于作战人员分析。该系统能够在战场上准确地识别出敌方的伪装设备，具有很好的作战效果。