CN110567589A - 一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，涉及运动目标探测识别技术领域，是一种在短时间间隔内可获取目标多幅、多谱段图像的焦平面探测器。为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，用于配合扫描光学成像系统，按照设定的速度进行扫描成像，探测器系统包括至少2个谱段的单谱段探测器组。单谱段探测器包括2个以上线列平行的线列探测器，且相邻2个线列探测器的首行像元之间相隔设定的距离d。

Description

一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统

技术领域

本发明涉及运动目标探测识别技术领域，具体涉及一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统。

背景技术

近年来，动目标探测识别已成为空天防御的重点研究问题。天基系统因其具有“站的高、看得远”的优点，而成为动目标探测识别的主要发展方向。

天基系统因其应用的特殊性，所以其对动目标的探测属于复杂背景下的目标探测问题。复杂背景下的目标探测问题一般需要多幅图像关联处理以降低探测率、虚警率等应用指标。

目前已有的可应用于天基系统的动目标探测系统，例如美国SBIRS预警卫星，采用的是单线列探测器，单次扫描获得单幅图像，若要获取多幅图像，则扫描时间间隔较长(通常≥5s)，且在两次扫描成像之间，背景变化较大，不利于背景消除，导致复杂背景下检测弱小目标难度增大。

因此采用这种单线列探测器的天基系统进行复杂背景下弱小目标的探测时，无法满足复杂背景下的目标探测问题的应用指标需求，因此不具备明显优势。

天基动目标的分类识别需要利用多个谱段的特征信息，因此需要在较短时间段内获得所有谱段的特征信息，而单线列探测器无法实现该功能，而传统的基于滤光轮的面阵多谱段成像系统，其谱段切换时间较长，也无法满足天基动目标的分类识别的需求。

综上所述，在进行天基动目标的探测识别的过程中，如何在较短的时间段内，如一次扫描即可获得多幅、多谱段探测图像是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，是一种在短时间间隔内，如一次扫描即可获取目标多幅、多谱段图像的焦平面探测器。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，用于配合扫描光学成像系统，按照设定的速度进行扫描成像，探测器系统包括至少2个谱段的单谱段探测器组。

单谱段探测器组包括2个以上线列平行的线列探测器，且相邻2个线列探测器的首行像元之间相隔设定的距离d。

进一步地，单谱段探测器组中，相邻2个线列探测器的首行像元之间相隔设定的距离d具体为：

其中v为运动目标的飞行速度；L为运动目标的飞行距离；ε为扫描光学成像系统的扫描速度；f为扫描光学成像系统的焦距。

且

其中GSD为线列探测器的地面采样距离，每个线列探测器的地面采样距离相同。

进一步地，采用单谱段探测器组对目标进行成像时，相邻2个线列探测器对目标同一行像成像时间间隔为：

进一步地，线列探测器由2行以上的时间延迟积分TDI探测像元阵列组成。

同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列在线列方向错开设定数量的像元。

且同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列之间设置多级存储器。

有益效果：

1、本发明提供了一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，该系统配置多个谱段的单谱段探测器组，每个单谱段探测器组配置多个具有一定间隔的线列探测器。对于每个谱段，包含一定间隔的多线列探测器，一次扫描可获得多幅具有时间差的图像，多线列间扫描时间间隔短，利用背景在短时间内不动，目标相对背景移动的特性，通过将图像相减，滤除背景，实现目标检测。且该系统中配置多谱段的多线列探测器，可获取目标多谱信息，用于多目标探测和目标识别。

2、本发明中单个线列探测器采用时空过采样工作方式，即在同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列之间设置多级存储器，这种时空过采样设计，提升目标能量收集效率，利于点目标探测性能提升，同时，过采样后的目标扩展形态，可在目标检测算法中应用，与噪声进一步区分，降低虚警。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，如图1所示，用于配合扫描光学成像系统，按照设定的速度进行扫描成像，本发明实施例中使用的光学成像系统为本领域常规的光学成像系统，无需特制。

探测器系统包括至少一个谱段的单谱段探测器组，如图中标号6、7、8所示，分别为谱段1的单谱段探测器组、谱段2的单谱段探测器组以及谱段n的单谱段探测器组。每个单谱段探测器组包括2个以上线列平行的线列探测器，如图中标号3、4、5所示，分别为谱段1的线列探测器之1、谱段2的线列探测器之2以及谱段1的线列探测器之n。

单谱段探测器组中，相邻2个线列探测器的首行像元之间的距离d具体为：

其中v为运动目标的飞行速度；L为运动目标的飞行距离；ε为扫描光学成像系统的扫描速度；f为扫描光学成像系统的焦距；

且

其中GSD为线列探测器的地面采样距离，每个线列探测器的地面采样距离相同。

线列探测器由2行以上的时间延迟积分TDI探测像元阵列组成；例如当为2行TDI探测像元阵列时，分别为奇数元TDI探测阵列1和偶数元TDI探测阵列2。

同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列在线列方向错开设定数量的像元；例如可以取0.5像元作为线列方向错开间隔。

且同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列之间设置多级存储器。设置多级存储器的目的是为了实现线列探测器的时空过采样，一般地可以在相邻2个TDI探测像元阵列之间设置2～3级存储器。

多谱段多线列探测器用于成像系统进行扫描成像时，当景物的像以一定的速度扫过其中的一个线列探测器时，探测器奇偶阵列分别对景物的像进行采样，当景物的像完全经过该探测器后，奇偶阵列图像数据拼接形成一幅完整的过采样图像。由于景物的像以一定的先后顺序经过同一谱段各个线列探测器，所以每个探测器对景物同一行像成像的时间不同，可以通过设定线列探测器之间的距离，获得不同时间间隔的景物图像。

采用单谱段探测器组对目标进行成像时，相邻2个线列探测器对目标同一行像成像时间间隔为：

例如，本实施例中一个单谱段探测器组包括线列探测器1、2、3，当景物扫过线列探测器3时，对应的时间为t₁，同样的经过扫过线列探测器4时，对应的时间为t₂，同样的扫过线列探测器5时，对应的时间为t_n，这里以三线列探测器说明。经过一次扫描，三线列探测器形成三幅图像，图像2与图像1的时间差为Δt₁＝t₂-t₁，图像3与图像2的时间差为Δt₂＝t₃-t₂，图像3与图像1的时间差为Δt₃＝Δt₁+Δt₂。在相邻两个线列探测器成像时间间隔Δt内，背景不变，要探测的目标由于具有一定的飞行速度v，飞过的距离为v×Δt，由此形成了两幅图像其中背景不变，仅有目标移动了若干像元。多线列探测器的引入，可以通过不同线列探测器的组合，获得不同时间差的图像，以适应对不同速度的移动目标的探测。

当景物的像经过完整的多谱段多线列探测器后，会形成多个谱段的多线列图像，同谱段多线列图像间采用上述差分处理，可获得多个谱段的差分图像。由于不同目标光学特性不同，多个谱段配置可适应不同目标探测，同时，对于单个目标，可通过不同谱段的差分图像，利用多谱对比特性，用于目标识别。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于运动目标探测识别的多谱段多线列探测器系统，用于配合扫描光学成像系统，按照设定的速度进行扫描成像，其特征在于，所述探测器系统包括至少2个谱段的单谱段探测器组；

所述单谱段探测器组包括2个以上线列平行的线列探测器，且相邻2个线列探测器的首行像元之间相隔设定的距离d。

2.如权利要求1所述的探测器系统，其特征在于，所述单谱段探测器组中，相邻2个线列探测器的首行像元之间相隔设定的距离d具体为：

其中v为所述运动目标的飞行速度；L为所述运动目标的飞行距离；ε为所述扫描光学成像系统的扫描速度；f为所述扫描光学成像系统的焦距；

且

其中GSD为线列探测器的地面采样距离，每个线列探测器的地面采样距离相同。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，采用所述单谱段探测器组对目标进行成像时，相邻2个线列探测器对所述目标同一行像成像时间间隔为：

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述线列探测器由2行以上的时间延迟积分TDI探测像元阵列组成；

同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列在线列方向错开设定数量的像元；

且同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列之间设置多级存储器。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述线列探测器由2行以上的时间延迟积分TDI探测像元阵列组成；

同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列在线列方向错开设定数量的像元；

且同一线列探测器的相邻2个TDI探测像元阵列之间设置多级存储器。