一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法与流程

本发明涉及光电成像，更具体地，涉及一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法。

背景技术：

1、空中静止平台（如悬停无人机、系留无人机、系留气球等）具有滞空工作时间长、有效载重量大、可机动部署、维护成本低等突出优点。该平台可以搭载光电成像系统、雷达、通信设备等多种任务载荷，已被广泛应用于低空预警、边海防监测、地质灾害监控、警用执法等领域。

2、广域光电成像系统是一种高效获取时敏运动目标影像的光学遥感系统。通过在静止平台上搭载广域光电成像设备，可以对感兴趣区域（即area of interest，以下简称“aoi”）提供一个长周期、鸟瞰视角、大范围、高分辨率、可追溯的信息监视和监视手段。

3、早期的广域光电成像系统的主要形式为相机阵列，即将很多个相机刚性连接、同时成像，但随着轻小型无人平台的发展，这种基于相机阵列原理的成像系统并不太符合swap（size、weight、and power）装机需求。直觉上较为直观的覆盖规划方法是：令成像系统的横滚轴和俯仰轴以固定的视场角作为步进单位对aoi进行覆盖。这种方法的成像效果没有采用优化的策略，导致部分冗余无效的覆盖，如图1所示；根据透视几何原理，距离越远、投影栅格越大，而上述覆盖规划并没有充分利用这一点，导致边缘区域的重叠率过高。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，解决了现有技术中冗余覆盖会导致aoi重访率降低、图像处理的压力增大、信息处理的实时性下降的技术问题。

2、本发明的技术方案：

3、一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，该方法包括如下步骤：

4、计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格数量的初值；

5、计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格的俯仰框架角集合；

6、计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格的横滚框架角集合；

7、计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格在世界坐标系中的角点坐标；

8、通过所述角点坐标优化覆盖规划集合的基数，实现一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法。

9、优选的，所述计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格数量的初值包括如下步骤：

10、计算感兴趣区域对应的视场角；

11、计算感兴趣区域俯仰方向的投影栅格数量初值；

12、计算感兴趣区域横滚方向的投影栅格数量初值。

13、优选的，所述计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格的横滚框架角集合包括如下步骤：

14、计算广域光电成像系统对应的弓形半径，其中所述广域光电成像系统位于所述弓形的底面上，所述感兴趣区域位于圆心所在的水平面上；

15、计算广域光电成像系统在所述弓形对应的圆心角，得到在感兴趣区域投影栅格的横滚框架角集合。

16、优选的，所述通过所述角点坐标优化覆盖规划集合的基数包括如下步骤：

17、计算感兴趣区域的圆心到投影栅格所述角点坐标的线段所在直线的垂足；

18、计算感兴趣区域的圆心到投影栅格所述角点坐标的线段的最短距离；

19、判断感兴趣区域和投影栅格是否相交。

20、优选的，所述计算感兴趣区域的圆心到投影栅格所述角点坐标的线段所在直线的垂足包括如下步骤：

21、计算每个所述线段对应的向量vk；

22、计算每个线段的法线向量nk；

23、根据所述线段向量vk和所述法线向量nk计算感兴趣区域的圆心到投影栅格所述角点坐标的线段所在直线的垂足。

24、本发明的有益效果：

25、本发明一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法利用光学系统的投影特性，以不同投影栅格之间的重叠覆盖最小为优化目标，生成了横滚框架角和俯仰框架角组成的覆盖规划集合；通过不规则投影栅格和圆形aoi的求交点方法，减少了冗余栅格的数量，进而提高了系统的扫描周期。

26、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，其特征在于，所述计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格数量的初值包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，其特征在于，所述计算广域光电成像系统在感兴趣区域投影栅格的横滚框架角集合包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，其特征在于，所述通过所述角点坐标优化覆盖规划集合的基数包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法，其特征在于，所述计算感兴趣区域的圆心到投影栅格所述角点坐标的线段所在直线的垂足包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于静止平台的广域光电成像系统的覆盖规划方法涉及光电成像技术领域，解决了现有技术中冗余覆盖会导致AOI重访率降低、图像处理的压力增大、信息处理的实时性下降的技术问题。本发明利用光学系统的投影特性，以不同投影栅格之间的重叠覆盖最小为优化目标，生成了横滚框架角和俯仰框架角组成的覆盖规划集合；通过不规则投影栅格和圆形AOI的求交点方法，减少了冗余栅格的数量，进而提高了系统的扫描周期。

技术研发人员：赵嘉鑫,惠守文,李文明,聂品,冷雪,张英朋,武崴,高德斌
受保护的技术使用者：长春长光睿视光电技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15