本发明涉及多维度信息下的目标探测和跟踪领域，特别是一种基于高维鬼成像系统，利用粒子滤波方法对目标进行被动式探测和跟踪的装置和方法。
背景技术：
1、随着智能驾驶、军事技术、工业生产等领域的发展，对于弱小目标实时探测追踪的精度与准确性要求越来越高。相比于传统仅依靠目标反射光强度探测追踪方法，利用运动目标光场的高维信息，包括目标光场的三维光强、光谱、偏振等，能够提高对于目标的探测跟踪效果，解决环境变化和恶劣环境干扰对目标探测跟踪性能的影响。
2、主动式探测需要发射激光雷达，其受雨、雪等恶劣天气影响较大，而被动式探测基于目标的自然发射和反射光，受外界环境影响较小。此外，被动式探测在军事上具有隐蔽性高的优势，而且在民用领域还具有成本低、系统结构简单等特点。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出了一种基于高维光场鬼成像系统的成像前探测与跟踪方法，通过实时获取目标的三维光强、光谱、偏振等信息，实现对目标的被动式探测和跟踪，从而提高探测的准确性和跟踪的精确性。
2、本发明提供一种基于高维光场鬼成像系统的成像前探测与跟踪方法，其特点在于，包括如下步骤：
3、步骤s1.搭建高维鬼成像系统：沿光路传输方向依次设置前置成像系统(1)、空间随机相位调制器(2)、放大成像系统(3)和光电偏振探测器(4)，该光电偏振探测器(4)与计算机(5)相连；
4、步骤s2.标定光学系统：
5、通过标定所述高维鬼成像系统得到测量矩阵a；
6、步骤s3.初始化系统：根据探测跟踪场景的信息，构建滤波算法，包括目标的状态传递方程、测量方程和似然概率密度函数；
7、步骤s4.编码采样：
8、利用所述高维鬼成像系统对运动弱小的目标信号进行采样编码，得到目标的测量散斑，并记录；
9、步骤s5.探测跟踪：
10、将所述目标的测量散斑作为测量值输入所述滤波算法，实时求解目标的运动状态和各个维度的状态量。
11、目标光场首先通过由光学系统构成的编码模块，将其三维空间信息和光谱信息编码成二维空间分布的散斑，再由接收模块的偏振探测器接收，最后由计算机进行算法处理，利用目标光场的高维信息，实现对目标的探测跟踪。
12、优选的，所述的空间随机相位调制器是毛玻璃或空间光调制器，所述的放大成像系统是各类将调制的运动目标信号放大成像到光电偏振探测器的光学成像系统。
13、进一步，步骤3、系统初始化：基于具体探测跟踪场景选择合适的信息维度(包括空间三维位置、光谱、偏振)，并初始化滤波算法，具体包括：
14、s3.1.针对不同目标，判断目标运动空间的维度，目标是否存在沿着光学系统的轴向运动，或者轴向运动速度是否明显；判断目标的光场信息的光谱或偏振与其所在背景是否存在差异性，选择差异性较大的维度作为滤波追踪的状态量。
15、s3.2.初始化滤波算法，根据目标的状态量的选取，构建目标的状态传递方程、测量方程和似然概率密度函数；
16、步骤4、编码采样：利用高维鬼成像系统对运动弱小目标的信号进行编码采样，得到测量散斑，记录在计算机中；具体包括：
17、s4.1通过随机相位板，编码目标的三维空间信息和光谱信息：通过设计随机相位板，使得系统散斑响应与目标的空间位置和光谱存在放缩、成像位置等关系，从而编码目标的高维信息。例如，对于目标的空间位置分量，可以基于空间旋转点扩散函数，通过设计相位板的厚度，使得系统散斑的旋转角度与目标的深度距离存在比例关系；对于光谱分量，利用相位板对不同波长响应的差异性，使得不同波长的散斑成像在不同位置。
18、s4.2通过偏振探测器获取目标光场的偏振信息：由偏振探测器接收已经编码空间维、光谱维信息的冗余散斑，实现对于编码散斑偏振信息的实时探测。例如，通过偏振探测器的微偏振阵列，将接收散斑的每个像素分成4部分，分别接收0°、45°、90°、135°的偏振分量，从而表示散斑每个像元的偏振分量。
19、步骤5、探测跟踪：将测量散斑作为滤波算法的测量值输入，实时求解目标的运动状态和各个维度的状态量。
20、与现有技术相比，本发明的技术效果：
21、(1)相比传统光学跟踪算法仅通过目标的位置信息跟踪，本算法额外引入了目标的光谱、偏振信息，通过利用目标的光谱、偏振量与背景的差异性，提高了对于目标的追踪精确度和准确性，提高了算法对于暂时遮挡目标的追踪效果。
22、(2)结合鬼成像硬件系统及软件追踪算法，本系统不需要主动探测装置，降低了系统的复杂程度，实现低成本的探测跟踪。
1.一种基于高维光场鬼成像系统的成像前探测与跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于高维光场鬼成像系统的成像前探测与跟踪方法，其特征在于，所述步骤s3.根据探测跟踪场景的信息，构建滤波算法，具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于高维光场鬼成像系统的成像前探测与跟踪方法，其特征在于，所述步骤4、编码采样：利用高维鬼成像系统对运动弱小目标的信号进行编码采样，得到测量散斑，记录在计算机中，具体包括：
4.根据权利要求1-4任一所述的基于高维光场鬼成像系统的成像前探测与跟踪方法，其特征在于，所述的空间随机相位调制器是毛玻璃或空间光调制器，所述的放大成像系统是各类将调制的运动目标信号放大成像到光电偏振探测器的光学成像系统。
