本發明涉及目標偵察預警及成像，尤其涉及一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法及裝置。

背景技術：

1、低空安全是國家安全體系中的重要一環，借助空中偵察技術實現對無人機、鳥群或不明飛行物等目標的精確識別，不僅關乎民用航空領域的日常運行安全，更是國家領空安全和涉密場所不被侵犯的有效保障。目前常見的偵察技術主要有以下幾種：

2、(1)聲波探測。利用聲音傳感器去獲取電機、螺旋槳等器件的聲波，之后與數據庫的音頻進行對比，實現目標的檢測和分類。但其分辨率較低，容易受到環境噪聲干擾和目標之間的重疊干擾，在機場、城市等嘈雜環境下基本難以使用。

3、(2)雷達探測。通過感知目標運動引起的多普勒效應，實現對目標信息的捕獲。但在低空/超低空情況下受低慢雜波影響嚴重，同時分辨率不高，難以區分無人機和其他小型目標。此外該技術手段在面對反射面積較小及懸停的無人機是也有較大探測難度。

4、(3)無線電探測。通過接收器獲取無人機等需遙控飛行器對外通訊信號，來實現目標探測及定位。但僅對已知無人機實用，無法探測未知通訊波段或懸停待機的無人機、鳥群和其他不發射無線電信號的飛行器。

5、(4)可見光探測。是最常用的探測手段，借助ccd、cmos等探測器直接獲取目標的光學圖像信息。該技術受環境光影響極大，在雨雪、云霧等極端天氣條件，或夜晚、陰天等低光照環境下難以實現有效成像，同時受光學衍射極限影響，成像存在分辨率上限。

6、(5)紅外探測。利用物體熱輻射成像。該技術相較可見光探測分辨率低，也受天氣因素的限制，最嚴重的是其極易受環境溫度變化的干擾，具有較高的誤報率。

技術實現思路

1、本發明針對傳統空中目標偵察手段成像分辨率低、成像過程不可控、復雜環境成像難等問題，提出了一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法及裝置。

2、第一方面，本發明提供一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，包括：

3、步驟1：選擇光源，利用光源照射目標物體；

4、步驟2：對光源發出的照射光進行結構化調制；

5、步驟3：針對每次結構化調制，同步對經目標物體返回的光信號強度進行探測；

6、步驟4：根據調制后的光信號光強分布和返回的光信號強度進行圖像重構。

7、進一步地，其特征在于，步驟2具體包括：

8、生成掩碼圖案，采用預設的調制方式加載所述掩碼圖案對照射光進行調制；所述預設的調制方式為刻蝕掩膜版、液晶空間光調制器和數字微鏡裝置中的任意一種。

9、進一步地，采用hadamard矩陣生成掩膜圖案。

10、進一步地，所述結構化調制次數n≥m；其中，m表示待成像物體的圖像像素個數。

11、進一步地，步驟4具體包括：

12、將成像過程表示為：

13、

14、其中，令表示第n次結構化調制對應的調制后的光信號光強分布，pn表示第n次結構化調制對應的返回的光信號強度，n＝1,2,...,n；表示待成像物體的圖像矩陣；

15、則圖像重構過程為：求解t＝o-1p。

16、進一步地，所述的求解t＝o-1p，具體包括：采用全變分tv算法求解，得到初始重構圖像；選擇圖像優化算法對所述初始重構圖像進行優化，得到最終重構圖像。

17、進一步地，采用無空間分辨能力的桶探測器對監測區域返回的光信號強度進行探測。

18、本發明利用基于光場高階關聯性實現對目標成像的方法，克服對外界光照條件、透鏡成像和陣列探測器等的依賴，實現寬光譜高分辨率成像。同時成像過程對光場的散射和畸變具有較強的抵抗能力，在復雜環境中、透過煙塵和云霧等強散射介質時，仍能實現對目標的觀測和成像。而且，在具體應用時，可引入計算成像的方式和壓縮感知算法，實現對光路和成像過程的優化，最終實現以簡潔的成像光路結構實現對目標快速精準識別的目的。

19、第二方面，本發明提供一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的裝置，包括：

20、光源，用于照射目標物體；

21、調制模塊，用于對光源發出的照射光進行結構化調制；

22、探測模塊，針對每次結構化調制，用于同步對經目標物體返回的光信號強度進行探測；

23、圖像重構模塊，用于根據調制后的光信號光強分布和返回的光信號強度進行圖像重構。

24、第三方面，本發明提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如第一方面所述的方法。

25、第四方面，本發明提供一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如第一方面所述的方法。

26、本發明的有益效果：

27、本發明為空中“低慢小”目標偵察提供一種新的技術方案，在不同需求場景下都具有應用推廣價值，主要體現在；(1)基于主動光照明的關聯成像方法，不依賴外界光照條件，可在夜晚、陰天等弱光照環境下應用推廣；(2)信號捕獲僅需強度信息，能避免光場散射和畸變對成像質量的影響，可在雨雪、煙霧等環境下應用推廣，且相較于傳統光學成像所需的陣列探測器，強度探測器制造成本更低，且易于操作和維護，實用價值高；(3)光源波段可選擇性廣，能有效實現對“隱身”目標的成像；(4)成像過程可控，通過引入壓縮感知、局部閾值處理等算法可進一步優化成像時間和質量，能夠滿足不同場景的需求；(5)成像分辨率高，關聯成像不受傳統成像衍射極限的限制，理論上分辨率無上限，可用以實現高分辨率成像。

技術特征：

1.一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，步驟2具體包括：

3.根據權利要求2所述的一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，采用hadamard矩陣生成掩膜圖案。

4.根據權利要求1所述的一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，所述結構化調制次數n≥m；其中，m表示待成像物體的圖像像素個數。

5.根據權利要求4所述的一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，步驟4具體包括：

6.根據權利要求5所述的一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，所述的求解t＝o-1p，具體包括：采用全變分tv算法求解，得到初始重構圖像；選擇圖像優化算法對所述初始重構圖像進行優化，得到最終重構圖像。

7.根據權利要求1至6任一項所述的一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法，其特征在于，采用無空間分辨能力的桶探測器對監測區域返回的光信號強度進行探測。

8.一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1至7任一項所述的方法。

10.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述的方法。

技術總結
本發明提供一種基于關聯成像的空中低慢小目標快速偵察預警的方法及裝置，涉及目標偵察預警及成像領域。該方法包括選擇光源，利用光源照射目標物體；對光源發出的照射光進行結構化調制；針對每次結構化調制，同步對經目標物體返回的光信號強度進行探測；根據調制后的光信號光強分布和返回的光信號強度進行圖像重構。本發明可解決傳統空中目標偵察手段成像分辨率低、成像過程不可控、復雜環境成像難等問題。

技術研發人員：衛正統,尹彬,陳文博,李奇,楊濤,張暉,盧可可,闞婷婷
受保護的技術使用者：中國人民解放軍網絡空間部隊信息工程大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28