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专利号: 2024103627460
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:利用弹载红外焦平面阵列传感器各面元的衰减系数对各面元输出的红外辐射测量值进行预处理,得到预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵;

将预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵映射到红外图像中,得到实时红外图像;

利用弹载红外焦平面阵列传感器上一时刻的弹丸俯仰角姿态解算值,计算无故障LBP纹理矩阵及其互补矩阵;

利用改进的LBP算法计算实时红外图像的实时LBP纹理矩阵;

通过比较实时LBP纹理矩阵和无故障LBP纹理矩阵及其互补矩阵,得到弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断结果。

2.根据权利要求1所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,所述弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵为:,

其中, 表示弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵,θ为弹体俯仰角,γ为弹体横滚角, 表示红外焦平面阵列中第i行、第j列面元输出的红外辐射测量值, ,, 为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总行数,b为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总列数;

的计算公式为:

其中,α为单元红外传感器视场角,αc为弹载红外焦平面阵列传感器的横向视场角,αr为弹载红外焦平面阵列传感器的纵向视场角, 为红外焦平面阵列中第i行、第j列面元的中心总偏心角, 为红外焦平面阵列中第i行、第j列面元相位差,A为振幅系数,B为偏置。

3.根据权利要求2所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,利用弹载红外焦平面阵列传感器各面元的衰减系数对各面元输出的红外辐射测量值进行预处理,得到预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵,包括:根据红外焦平面阵列姿态测量理论模型,计算弹载红外焦平面阵列传感器各面元的衰减系数,得到衰减系数矩阵 :,

其中, 为红外焦平面阵列中第i行、第j列面元的衰减系数;

利用衰减系数矩阵 对弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵 进行处理,得到预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵:,

其中, 为预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵, 为预处理后红外焦平面阵列中第i行、第j列面元输出的红外辐射测量值;

的计算公式为:

4.根据权利要求1所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,所述实时红外图像的表达式为:,

其中, 为实时红外图像, 为预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵,θ为弹体俯仰角,为弹体横滚角,A为振幅系数,B为偏置。

5.根据权利要求1所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,所述利用弹载红外焦平面阵列传感器上一时刻的弹丸俯仰角姿态解算值,计算无故障LBP纹理矩阵及其互补矩阵,包括:在无干扰情况下预处理后弹载红外焦平面阵列传感器中输出相同的像素面元所在直线斜率k满足:,

其中, 为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总行数,b为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总列数,αc为弹载红外焦平面阵列传感器的横向视场角,αr为弹载红外焦平面阵列传感器的纵向视场角,θ0为当前的弹体俯仰角;

基于正确的纹理直线斜率,计算无故障LBP纹理矩阵:,

其中,D为无故障LBP纹理矩阵, 表示像素点 无故障的LBP纹理值,为四舍五入取整运算,c=1,2,…,n,n为像素点总数;

c

根据无故障LBP纹理矩阵D计算其互补矩阵D :c

D = E ‑D,

其中,E为所有元素均为1的矩阵。

6.根据权利要求1所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,所述利用改进的LBP算法计算实时红外图像的实时LBP纹理矩阵,包括:基于改进的LBP算法,根据实时红外图像中各像素点的灰度值计算各像素点的实时LBP纹理值:,

其中, 表示改进的LBP算法下实时红外图像中像素点 的实时LBP纹理值, 为LBP计算函数, 为实时红外图像中以像素点 为圆心、半径为R的圆形区域内像素点p的灰度值, 为实时红外图像中像素点 的灰度值;

根据实时红外图像中所有像素点的实时LBP纹理值建立实时LBP纹理矩阵D’:,

其中, 表示改进的LBP算法下实时红外图像中像素点 的实时LBP纹理值,c=1,2,…,n,n为像素点总数。

7.根据权利要求1所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断方法,其特征在于,所述通过比较实时LBP纹理矩阵和无故障LBP纹理矩阵及其互补矩阵,得到弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断结果,包括:逐个像素点的比较实时LBP纹理矩阵和无故障LBP纹理矩阵或其互补矩阵,当一个像素点在实时LBP纹理矩阵中的值与其在无故障LBP纹理矩阵或互补矩阵中的值一致时,判定该像素点对应的传感器面元为无故障面元,否则,判定该像素点对应的传感器面元为故障面元。

8.一种弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断装置,其特征在于,包括:预处理模块,用于利用弹载红外焦平面阵列传感器各面元的衰减系数对各面元输出的红外辐射测量值进行预处理,得到预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵;

映射模块,用于将预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵映射到红外图像中,得到实时红外图像;

无故障纹理计算模块,用于利用弹载红外焦平面阵列传感器上一时刻的弹丸俯仰角姿态解算值,计算无故障LBP纹理矩阵及其互补矩阵;

实时纹理计算模块,用于利用改进的LBP算法计算实时红外图像的实时LBP纹理矩阵;

故障诊断模块,用于通过比较实时LBP纹理矩阵和无故障LBP纹理矩阵及其互补矩阵,得到弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断结果。

9.根据权利要求8所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断装置,其特征在于,所述预处理模块被配置为:根据红外焦平面阵列姿态测量理论模型,计算弹载红外焦平面阵列传感器各面元的衰减系数,得到衰减系数矩阵 :,

其中, 为红外焦平面阵列中第i行、第j列面元的衰减系数,α为单元红外传感器视场角,αc为弹载红外焦平面阵列传感器的横向视场角,αr为弹载红外焦平面阵列传感器的纵向视场角, 为红外焦平面阵列中第i行、第j列面元的中心总偏心角, ,, 为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总行数,b为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总列数;

利用衰减系数矩阵 对弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵 进行处理,得到预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵:,

其中, 为预处理后弹载红外焦平面阵列传感器的输出矩阵, 为预处理后红外焦平面阵列中第i行、第j列面元输出的红外辐射测量值,θ为弹体俯仰角,γ为弹体横滚角;

的计算公式为:

其中,A为振幅系数,B为偏置, 为红外焦平面阵列中第i行、第j列面元相位差。

10.根据权利要求8所述的弹载红外焦平面阵列传感器故障诊断装置,其特征在于,所述无故障纹理计算模块被配置为:在无干扰情况下预处理后弹载红外焦平面阵列传感器中输出相同的像素面元所在直线斜率k满足:,

其中, 为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总行数,b为弹载红外焦平面阵列传感器中红外焦平面阵列总列数,αc为弹载红外焦平面阵列传感器的横向视场角,αr为弹载红外焦平面阵列传感器的纵向视场角,θ0为当前的弹体俯仰角;

基于正确的纹理直线斜率,计算无故障LBP纹理矩阵:,

其中,D为无故障LBP纹理矩阵, 表示像素点 无故障的LBP纹理值,为四舍五入取整运算,c=1,2,…,n,n为像素点总数;

c

根据无故障LBP纹理矩阵D计算其互补矩阵D :c

D = E ‑D

其中,E为所有元素均为1的矩阵。