CN110806198A - 基于遥感图像的目标定位方法、装置以及控制器和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于遥感图像的目标定位方法、装置以及控制器和介质，所述方法包括获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体；确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角；基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息。本发明直接基于遥感图像在星上进行物体识别和目标定位，提高了目标定位的速度，实现了目标实时定位。
Description
技术领域
本发明涉及遥感图像识别技术领域，尤其涉及一种基于遥感图像的目标定位方法、装置以及控制器和介质。
背景技术
随着低轨遥感卫星发展，低轨遥感卫星的优势逐步凸显，例如与地面的距离从4万公里(高轨)缩小到500公里(低轨)，卫星的成本也小了几个数量级。低轨卫星拍摄遥感图片之后，在某一个地面过顶的时候，通过卫星上数传通信系统对地面站下传图片。这些利用遥感卫星拍摄的地面图片，可以用来做导航地图，国土资源监测，自然灾害管控，气象预报等等。图片到达地面站进行数据处理过程中，会根据图片上的标志性地标，地质结构，等等信息，判断所拍图片在地球上的经纬度覆盖区域；当然，定位的过程中，会利用到当时拍摄的情况，比如说大气的折射率，星上的抖动情况，等等来减少定位误差。
现有的遥感卫星定位技术是将遥感卫星图片传到地面之后再获取图像中的信息来进行目标定位，由于该过程速度较慢，高轨遥感卫星也不具备连续追踪能力，因此，动态目标的追踪通常延迟会在12小时以上，达不到实时定位的效果，无法实现对国际航班，远洋货轮等动态目标的实时追踪。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于遥感图像的目标定位方法、装置以及控制器和介质，直接基于遥感图像在星上进行物体识别和目标定位，提高了目标定位的速度，实现了目标实时定位。
为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种基于遥感图像的目标定位方法，包括:
获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体；
确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角；
基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息。
进一步的，所述获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体，包括：
获取卫星遥感图像；
通过预设在卫星遥感载荷上的图像预处理芯片获取目标物体信息，所述图像预处理芯片用于图像识别，所述目标物体信息包括缩略图。
进一步的，所述基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息，包括：
以所述遥感图像上目标物体每一像素点对应于地面上的点、卫星、卫星投影到地面上的点为三个顶点构建直角三角形；
所述卫星距离地面的高度为所述直角三角形一直角边的长度，根据所述相机姿态信息、相机拍摄视角得到直角三角形一锐角角度值，基于所述直角边长度和锐角角度值，结合三角函数关系得到斜边长度，即像素点到卫星的距离；
基于所述像素点到卫星的距离和卫星到地面的经纬度得到所述像素点到地面的经纬度。
进一步的，所述方法还包括：
将所有像素点对应的到地面的经纬度组成像素经纬度矩阵；
将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后发送至地面站。
根据本发明另一方面，提供了一种基于遥感图像的目标定位装置，包括:
目标获取模块，配置为获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体；
参数确定模块，配置为确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角；
目标定位模块，配置为基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息。
进一步的，所述目标获取模块包括：
图像获取单元，配置为获取卫星遥感图像；
图像识别单元，配置为通过预设在卫星遥感载荷上的图像预处理芯片获取目标物体信息，所述图像预处理芯片用于图像识别，所述目标物体信息包括缩略图。
进一步的，所述目标定位模块具体配置为：
以所述遥感图像上目标物体每一像素点对应于地面上的点、卫星、卫星投影到地面上的点为三个顶点构建直角三角形；
所述卫星距离地面的高度为所述直角三角形一直角边的长度，根据所述相机姿态信息、相机拍摄视角得到直角三角形一锐角角度值，基于所述直角边长度和锐角角度值，结合三角函数关系得到斜边长度，即像素点到卫星的距离；
基于所述像素点到卫星的距离和卫星到地面的经纬度得到所述像素点到地面的经纬度。
进一步的，所述装置还包括定位信息处理模块，配置为：
将所有像素点对应的到地面的经纬度组成像素经纬度矩阵；
将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后发送至地面站。
根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本发明又一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明提供的一种基于遥感图像的目标定位方法、装置以及控制器和介质可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
本发明不是将遥感图像发回地面站后再定位，而是直接基于遥感图像在星上进行物体识别和目标定位，提高了目标定位的速度，实现了目标实时定位，既可以准确定位静态目标，又可以实时准确定位动态目标，因此可实现对国际航班、远洋货轮等目标的连续追踪。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例提供基于遥感图像的目标定位方法流程图；
图2为本发明一实施例提供的基于遥感图像的目标定位装置示意图。
【符号说明】
1：目标获取模块 2：参数确定模块
3：目标定位模块
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于遥感图像的目标定位方法、装置以及控制器和介质的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
本发明实施例提供了一种基于遥感图像的目标定位方法，如图1所示，包括以下步骤:
步骤S1、获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体；
其中，目标物体包括动态目标物体和静态目标物体，动态的目标物体包括舰船，车辆等，静态的目标物体包括建筑，河道等。
步骤S2、确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角；
其中，可在成像时，采用现有的姿态轨道控制系统，通过星载定位系统确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度。作为示例，星载定位系统可以为GPS定位系统、北斗定位系统和伽利略定位系统等。此外，可采用现有的瞬时的卫星姿态模型获得相机在空间的姿态和相机拍摄视角。需要说明的是，姿态轨道控制系统和星姿态模型均为现有的系统和模型，在此不再赘述。
步骤S3、基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息。
其中，基于目标物体每一像素到地面经纬度的映射可得到目标物体的位置信息，实现目标定位。
本发明实施例所述方法直接基于遥感图像在星上进行物体识别和目标定位，提高了目标定位的速度，实现了目标实时定位，可实现对国际航班、远洋货轮等目标的连续追踪。
作为一种示例，所述步骤S1包括：
步骤S11、获取卫星遥感图像；
其中，具体可通过星载相机拍摄获取卫星遥感图像。
步骤S12、通过预设在卫星遥感载荷上的图像预处理芯片获取目标物体信息，所述图像预处理芯片用于图像识别，所述目标物体信息包括缩略图。
其中，通过直接在卫星遥感载荷上设置图像预处理芯片，可以实现直接在星上进行物体识别，无需等到将遥感图像发回地面站后再识别，提高了物体识别速度，进而提高目标定位的速度。图像预处理芯片带有图像识别算法，可以识别出目标物体，现有的图像识别算法可直接应用于此，在此不再赘述。
作为一种示例，所述步骤S3包括：
步骤S31、以所述遥感图像上目标物体每一像素点对应于地面上的点、卫星、卫星投影到地面上的点为三个顶点构建直角三角形；
步骤S32、所述卫星距离地面的高度为所述直角三角形一直角边的长度，根据所述相机姿态信息、相机拍摄视角得到直角三角形一锐角角度值，基于所述直角边长度和锐角角度值，结合三角函数关系得到斜边长度，即像素点到卫星的距离；
步骤S33、基于所述像素点到卫星的距离和卫星到地面的经纬度得到所述像素点到地面的经纬度。
由此可知，所述步骤S3通过简单的三角函数应用即可得到像素点到地面的经纬度，过程快速简单，从而提高了目标定位的速度。
作为一种示例，所述方法还包括：
步骤S4、将所有像素点对应的到地面的经纬度组成像素经纬度矩阵；
步骤S5、将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后发送至地面站。
其中，目标物体信息可为缩略图，将遥感图像对应的素经纬度矩阵和缩略图发送给星务系统星上分系统，星务系统星上分系统将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后通过通信载荷发送至地面站。通过加密数据保证了数据传输的安全性，通过压缩数据再传输，减少了数据所需占据的空间，提高了数据传输的速度，进而可以提高目标定位速度。
地面站接收数据包后，解压缩，解密，再发送至数据服务器中，供网页、手机或其他终端实时使用，可直接通过终端获取建筑，河道等静态目标的位置信息，也实现对舰船，车辆等动态目标的追踪。
本发明实施例还提供了一种基于遥感图像的目标定位装置，如图2所示，包括目标获取模块1、参数确定模块2和目标定位模块3，其中，目标获取模块1配置为获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体，其中，目标物体包括动态目标物体和静态目标物体，动态的目标物体包括舰船，车辆等，静态的目标物体包括建筑，河道等。参数确定模块2配置为确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角，其中，可在成像时，采用现有的姿态轨道控制系统，通过星载定位系统确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度。作为示例，星载定位系统可以为GPS定位系统、北斗定位系统和伽利略定位系统等。此外，可采用现有的瞬时的卫星姿态模型获得相机在空间的姿态和相机拍摄视角。需要说明的是，姿态轨道控制系统和星姿态模型均为现有的系统和模型，在此不再赘述。目标定位模块3配置为基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息，其中，基于目标物体每一像素到地面经纬度的映射可得到目标物体的位置信息，实现目标定位。
本发明实施例所述装置直接基于遥感图像在星上进行物体识别和目标定位，提高了目标定位的速度，实现了目标实时定位，可实现对国际航班、远洋货轮等目标的连续追踪。
作为一种示例，目标获取模块1包括图像获取单元和图像识别单元，其中，图像获取单元配置为获取卫星遥感图像，其中，具体可通过星载相机拍摄获取卫星遥感图像。图像识别单元配置为通过预设在卫星遥感载荷上的图像预处理芯片获取目标物体信息，所述图像预处理芯片用于图像识别，所述目标物体信息包括缩略图，其中，通过直接在卫星遥感载荷上设置图像预处理芯片，可以实现直接在星上进行物体识别，无需等到将遥感图像发回地面站后再识别，提高了物体识别速度，进而提高目标定位的速度。图像预处理芯片带有图像识别算法，可以识别出目标物体，现有的图像识别算法可直接应用于此，在此不再赘述。
作为一种示例，所述目标定位模块3具体配置为：以所述遥感图像上目标物体每一像素点对应于地面上的点、卫星、卫星投影到地面上的点为三个顶点构建直角三角形；所述卫星距离地面的高度为所述直角三角形一直角边的长度，根据所述相机姿态信息、相机拍摄视角得到直角三角形一锐角角度值，基于所述直角边长度和锐角角度值，结合三角函数关系得到斜边长度，即像素点到卫星的距离；基于所述像素点到卫星的距离和卫星到地面的经纬度得到所述像素点到地面的经纬度。目标定位模块3通过简单的三角函数应用即可得到像素点到地面的经纬度，过程快速简单，从而提高了目标定位的速度。
作为一种示例，所述装置还包括定位信息处理模块，配置为：将所有像素点对应的到地面的经纬度组成像素经纬度矩阵；将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后发送至地面站。其中，目标物体信息可为缩略图，将遥感图像对应的素经纬度矩阵和缩略图发送给星务系统星上分系统，星务系统星上分系统将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后通过通信载荷发送至地面站。通过加密数据保证了数据传输的安全性，通过压缩数据再传输，减少了数据所需占据的空间，提高了数据传输的速度，进而可以提高目标定位速度。
地面站接收数据包后，解压缩，解密，再发送至数据服务器中，供网页、手机或其他终端实时使用，可直接通过终端获取建筑，河道等静态目标的位置信息，也实现对舰船，车辆等动态目标的追踪。
本发明实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述基于遥感图像的目标定位方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述基于遥感图像的目标定位方法的步骤。
本发明实施例无需将遥感图像发回地面站后再定位，而是直接基于遥感图像在星上进行物体识别和目标定位，提高了目标定位的速度，实现了目标实时定位，既可以准确定位静态目标，又可以实时准确定位动态目标，因此可实现对国际航班、远洋货轮等目标的连续追踪。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于遥感图像的目标定位方法，其特征在于，包括:
获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体；
确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角；
基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于遥感图像的目标定位方法，其特征在于，
所述获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体，包括：
获取卫星遥感图像；
通过预设在卫星遥感载荷上的图像预处理芯片获取目标物体信息，所述图像预处理芯片用于图像识别，所述目标物体信息包括缩略图。
3.根据权利要求1所述的基于遥感图像的目标定位方法，其特征在于，
所述基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息，包括：
以所述遥感图像上目标物体每一像素点对应于地面上的点、卫星、卫星投影到地面上的点为三个顶点构建直角三角形；
所述卫星距离地面的高度为所述直角三角形一直角边的长度，根据所述相机姿态信息、相机拍摄视角得到直角三角形一锐角角度值，基于所述直角边长度和锐角角度值，结合三角函数关系得到斜边长度，即像素点到卫星的距离；
基于所述像素点到卫星的距离和卫星到地面的经纬度得到所述像素点到地面的经纬度。
4.根据权利要求2所述的基于遥感图像的目标定位方法，其特征在于，
所述方法还包括：
将所有像素点对应的到地面的经纬度组成像素经纬度矩阵；
将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后发送至地面站。
5.一种基于遥感图像的目标定位装置，其特征在于，包括:
目标获取模块，配置为获取卫星遥感图像并识别所述遥感图像上的目标物体；
参数确定模块，配置为确定卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角；
目标定位模块，配置为基于所述卫星遥感图像、卫星距离地面的高度、卫星到地面的经纬度、相机姿态信息、相机拍摄视角得到所述目标物体每一像素到地面经纬度的映射，从而得到目标物体的位置信息。
6.根据权利要求5所述的基于遥感图像的目标定位装置，其特征在于，
所述目标获取模块包括：
图像获取单元，配置为获取卫星遥感图像；
图像识别单元，配置为通过预设在卫星遥感载荷上的图像预处理芯片获取目标物体信息，所述图像预处理芯片用于图像识别，所述目标物体信息包括缩略图。
7.根据权利要求5所述的基于遥感图像的目标定位装置，其特征在于，
所述目标定位模块具体配置为：
以所述遥感图像上目标物体每一像素点对应于地面上的点、卫星、卫星投影到地面上的点为三个顶点构建直角三角形；
所述卫星距离地面的高度为所述直角三角形一直角边的长度，根据所述相机姿态信息、相机拍摄视角得到直角三角形一锐角角度值，基于所述直角边长度和锐角角度值，结合三角函数关系得到斜边长度，即像素点到卫星的距离；
基于所述像素点到卫星的距离和卫星到地面的经纬度得到所述像素点到地面的经纬度。
8.根据权利要求6所述的基于遥感图像的目标定位装置，其特征在于，
所述装置还包括定位信息处理模块，配置为：
将所有像素点对应的到地面的经纬度组成像素经纬度矩阵；
将所述像素经纬度矩阵和目标物体信息加密、压缩后发送至地面站。
9.一种控制器，其包括存储器与处理器，其特征在于，
所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，
所述程序在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 905-1, 8 / F, No.8, Haidian North 2nd Street, Haidian District, Beijing 100080 Applicant after: Beijing Ultimate Frontier Deep Space Technology Co.,Ltd. Address before: Room 905, SOHO building, Zhongguancun, No.8, Haidian North 2nd Street, Haidian District, Beijing 100080 Applicant before: Beijing frontier exploration deep space technology Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200218 |