無人機偵察圖像情報處理關鍵技術研究
「現代戰爭對信息的依賴使得無人機發揮著越來越重要的作用。圖像是智能數據的直觀來源，是無人機偵察最重要的智能形式。因此，圖像處理在無人機智能信息處理中發揮著重要作用。隨著無人機作戰任務的日益復雜和偵察載荷的配置，無人機偵察信息處理越來越多地涉及到圖像處理中的各種技術和熱點。這個問題甚至給當前的圖像處理技術帶來了新的挑戰。(2023-2-25)」
關鍵詞：無人機;偵察圖像;情報處理;關鍵技術
近年來，無人機目標定位技術在民用和軍事領域得到了廣泛的應用。目前，隨著現代戰爭的需要和科學技術的進步，單一的定位方法已經不能滿足需求。人們希望獲得一種更全面、更有效的無人機目標定位方法，對目標進行實時的位置控制，以便能夠實時攻擊敵人并分析戰場情況。
1.無人機偵察的原理
無人機偵察目標定位是利用攝影測量、圖像處理和信息處理技術對無人機偵察得到的圖像進行處理和分析，最終得到目標的精確三維坐標。目前，無人機目標位置偵察圖像主要有三種方法：一種是基于圖像匹配模式的非實時定位，該方法定位精度高，可以同時定位多個點，但實時性差;二是基于無人機遙測數據的實時定位，該方法雖然可以實現實時定位，但精度不高;三是基于空間交叉點的目標定位，與前兩種方法相比，該方法具有更好的實時性和準確性。在分析上述方法優缺點的基礎上，提出了一種基于無人機遙測數據的高精度實時定位改進方法，利用圖像點位置、目標點位置和無人機位置對圖像進行定位，采用坐標變換法建立幾何關系，該方法實時性強、精度高。
2.無人機偵察圖像信息處理關鍵技術
2.1基于機載光電偵察平臺的地面目標定位技術
無人機偵察情報應用的關鍵要求之一是從無人機偵察圖像/視頻信息中獲取感興趣目標的具體地理位置信息，無人機地面目標定位的非實時定位方法。二是根據無人機姿態、位置、偵察轉臺參數等遙測數據，實時快速計算目標的瞬時位置�；跈C載光電測量系統的定位功能涉及到飛行平臺的位置和姿態、偵察傳感器的分辨率、穩定平臺的指向精度、數據鏈路的時延等多個位置。它還涉及到各種坐標系的變換。定位設備包括激光測距儀、機載陀螺儀系統、慣性測量設備（IMU）、慣性導航系統（INS）、定位系統、POS（特殊姿態測量設備）和光電穩定平臺。
2.2無人機偵察視頻的實時拼接技術
由于無人機的小型化和偵察設備的局限性，無人機偵察單幀圖像所包含的場景結構信息可能非常有限，不足以獲取廣域偵察信息。因此，需要對連續的多幀圖像進行拼接以獲得更大的圖像，利用更多的場景結構信息來獲取戰場態勢顯然更有利。典型的無人機視頻圖像約為每秒25幀，視頻序列相鄰幀之間存在較大的重疊，為了獲得快速、穩定、準確的拼接結果，可以對相鄰幀的視頻圖像進行注冊拼接，直到連續的視頻迅速拼接成更大范圍的圖像。拼接后的圖像可以與參考圖像結合得到飛行區域/地面目標的具體地理位置，不需要特定的地理坐標數據。
2.3無人機偵察圖像的去霧技術
由于人機偵察視頻的可視性問題，室外視頻系統由于場景的可視性降低、圖像中目標的對比度、顏色等特征的衰減而不能正常工作。因此，有必要在視頻圖像中消除霧對場景圖像的影響。這項技術的解決方案是使用改進的黑暗元素方法實現重復和復雜計算的問題在不久的真正的復雜過程，附近的矩形區域的最小過程劃分為行和列的加工處理，并使用隊列來節省中間數量和減少的比較。利用圖像恢復表避免重復計數等優化技術提高算法速度。經過測試，算法結果與原暗元素法基本一致，速度明顯提高。
2.4無人機偵察視頻的穩像技術
無人機偵察視頻圖像穩定技術modifieth動態重新分配獲得的視頻圖像序列隨機抖動或移動相機平臺，及輸出平滑和穩定的序列圖像，以提高圖像的質量和效果的信息和處理后續的圖像/視頻處理的能力。根據圖像穩定技術的原理和工作模式，無人機偵察視頻圖像穩定技術稱為電子圖像穩定技術。數字圖像處理方法用于檢測圖像序列幀之間的全局運動矢量，信號處理方法用于分離載體，然后對當前圖像的變換補償目標運動和附加的隨機抖動，使輸出圖像序列看起來平滑。電子圖像穩定最重要的方面是獲取圖像序列的全局運動參數進行運動補償。
技術解決方案是考慮云干擾無人機檢測到的視頻圖像分辨率和對比度較差的問題。采用改進的二維OTSU算法對無人機偵察視頻進行分割，獲取圖像。通過清晰的區域可以得到精度較高的特征點。針對不同的情況，采用圖像增強和多重分割的方法進行優化，采用八鄰域方法剔除離群值。最后，對上述預處理視頻進行圖像穩定化處理。
3.結語
圖像預處理系統是一個完整的功能單元，采用1U加固底盤包，可以獨立工作。它能有效隔離對主機系統的干擾，增強系統的魯棒性。無人機系統已通過飛行試驗驗證。
參考文獻：
[1]黃德天，陳建華.DSP圖像處理的程序優化[J].中國光學與應用光學，2009（10）：452-458.
[2]王旭東，王新賽，李堅.基于FPGA的視頻圖像疊加系統的設計與實現[J].電子技術應用，2007（11）：38-40.
作者簡介：
胡治軍（1979年—），男，漢族，山東諸城人，本科，山西省大同市32133部隊91分隊，助理工程師，研究方向：裝備管理與維修
(去hs)
近年來，無人機目標定位技術在民用和軍事領域得到了廣泛的應用。目前，隨著現代戰爭的需要和科學技術的進步，單一的定位方法已經不能滿足需求。人們希望獲得一種更全面、更有效的無人機目標定位方法，對目標進行實時的位置控制，以便能夠實時攻擊敵人并分析戰場情況。
1.無人機偵察的原理
無人機偵察目標定位是利用攝影測量、圖像處理和信息處理技術對無人機偵察得到的圖像進行處理和分析，最終得到目標的精確三維坐標。目前，無人機目標位置偵察圖像主要有三種方法：一種是基于圖像匹配模式的非實時定位，該方法定位精度高，可以同時定位多個點，但實時性差;二是基于無人機遙測數據的實時定位，該方法雖然可以實現實時定位，但精度不高;三是基于空間交叉點的目標定位，與前兩種方法相比，該方法具有更好的實時性和準確性。在分析上述方法優缺點的基礎上，提出了一種基于無人機遙測數據的高精度實時定位改進方法，利用圖像點位置、目標點位置和無人機位置對圖像進行定位，采用坐標變換法建立幾何關系，該方法實時性強、精度高。
2.無人機偵察圖像信息處理關鍵技術
2.1基于機載光電偵察平臺的地面目標定位技術
無人機偵察情報應用的關鍵要求之一是從無人機偵察圖像/視頻信息中獲取感興趣目標的具體地理位置信息，無人機地面目標定位的非實時定位方法。二是根據無人機姿態、位置、偵察轉臺參數等遙測數據，實時快速計算目標的瞬時位置�；跈C載光電測量系統的定位功能涉及到飛行平臺的位置和姿態、偵察傳感器的分辨率、穩定平臺的指向精度、數據鏈路的時延等多個位置。它還涉及到各種坐標系的變換。定位設備包括激光測距儀、機載陀螺儀系統、慣性測量設備（IMU）、慣性導航系統（INS）、定位系統、POS（特殊姿態測量設備）和光電穩定平臺。
2.2無人機偵察視頻的實時拼接技術
由于無人機的小型化和偵察設備的局限性，無人機偵察單幀圖像所包含的場景結構信息可能非常有限，不足以獲取廣域偵察信息。因此，需要對連續的多幀圖像進行拼接以獲得更大的圖像，利用更多的場景結構信息來獲取戰場態勢顯然更有利。典型的無人機視頻圖像約為每秒25幀，視頻序列相鄰幀之間存在較大的重疊，為了獲得快速、穩定、準確的拼接結果，可以對相鄰幀的視頻圖像進行注冊拼接，直到連續的視頻迅速拼接成更大范圍的圖像。拼接后的圖像可以與參考圖像結合得到飛行區域/地面目標的具體地理位置，不需要特定的地理坐標數據。
2.3無人機偵察圖像的去霧技術
由于人機偵察視頻的可視性問題，室外視頻系統由于場景的可視性降低、圖像中目標的對比度、顏色等特征的衰減而不能正常工作。因此，有必要在視頻圖像中消除霧對場景圖像的影響。這項技術的解決方案是使用改進的黑暗元素方法實現重復和復雜計算的問題在不久的真正的復雜過程，附近的矩形區域的最小過程劃分為行和列的加工處理，并使用隊列來節省中間數量和減少的比較。利用圖像恢復表避免重復計數等優化技術提高算法速度。經過測試，算法結果與原暗元素法基本一致，速度明顯提高。
2.4無人機偵察視頻的穩像技術
無人機偵察視頻圖像穩定技術modifieth動態重新分配獲得的視頻圖像序列隨機抖動或移動相機平臺，及輸出平滑和穩定的序列圖像，以提高圖像的質量和效果的信息和處理后續的圖像/視頻處理的能力。根據圖像穩定技術的原理和工作模式，無人機偵察視頻圖像穩定技術稱為電子圖像穩定技術。數字圖像處理方法用于檢測圖像序列幀之間的全局運動矢量，信號處理方法用于分離載體，然后對當前圖像的變換補償目標運動和附加的隨機抖動，使輸出圖像序列看起來平滑。電子圖像穩定最重要的方面是獲取圖像序列的全局運動參數進行運動補償。
技術解決方案是考慮云干擾無人機檢測到的視頻圖像分辨率和對比度較差的問題。采用改進的二維OTSU算法對無人機偵察視頻進行分割，獲取圖像。通過清晰的區域可以得到精度較高的特征點。針對不同的情況，采用圖像增強和多重分割的方法進行優化，采用八鄰域方法剔除離群值。最后，對上述預處理視頻進行圖像穩定化處理。
3.結語
圖像預處理系統是一個完整的功能單元，采用1U加固底盤包，可以獨立工作。它能有效隔離對主機系統的干擾，增強系統的魯棒性。無人機系統已通過飛行試驗驗證。
參考文獻：
[1]黃德天，陳建華.DSP圖像處理的程序優化[J].中國光學與應用光學，2009（10）：452-458.
[2]王旭東，王新賽，李堅.基于FPGA的視頻圖像疊加系統的設計與實現[J].電子技術應用，2007（11）：38-40.
作者簡介：
胡治軍（1979年—），男，漢族，山東諸城人，本科，山西省大同市32133部隊91分隊，助理工程師，研究方向：裝備管理與維修
(去hs)