论文摘要
精确制导武器的发展对精确制导信息处理技术的要求越来越高,而后者已成为制约武器发展的关键因素之一。同时,红外图像序列中运动目标检测与跟踪是精确制导信息处理技术的重要研究课题。本文根据红外成像制导的基本特征、制导信息处理方法研究的发展现状、存在的主要问题以及工程实际应用的基本要求,在红外图像预处理、帧间全局运动估计、运动目标检测和跟踪等方面进行了系统的研究。本文的主要工作及研究成果如下:(1)针对红外图像的预处理问题,对几种常见的背景抑制方法进行了比较,并根据课题特点对算法进行了改进;(2)根据图像序列相邻帧之间状态的连续性,提出了基于自适应模板匹配的帧间全局运动估计算法,对传统的模板匹配算法的模板更新和匹配准则等环节进行了改进,并对红外图像相邻帧进行了运动补偿;(3)在红外图像预处理、帧间全局运动估计及运动补偿的基础上,本文提出了基于隔帧图像差分相乘的运动目标检测算法,并对实拍的红外图像序列进行了仿真,取得了较好的运动目标检测效果;(4)在分析目标运动特性的基础上,使用交互多模卡尔曼(IMM Kalman)滤波器进行了运动目标的状态滤波,取得了较好的运动目标跟踪结果。仿真结果表明,本文所提的算法能以较小的资源消耗有效地解决红外图像序列中运动目标检测与跟踪的问题。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题研究背景1.2 红外运动目标检测与跟踪技术现状1.2.1 红外图像预处理1.2.2 帧间全局运动估计1.2.3 小目标检测1.2.4 小目标跟踪1.3 本文所做的主要工作1.4 论文组织结构第二章 红外图像预处理2.1 图像信噪比定义2.2 背景抑制2.2.1 二维中值滤波法2.2.2 非线性均值滤波法2.2.3 梯度倒数加权滤波法2.2.4 改进的非线性均值滤波算法2.2.5 仿真结果与性能分析2.3 噪声滤除2.3.1 自适应滤波原理2.3.2 性能分析2.3.3 算法仿真2.4 本章小结第三章 基于自适应模板匹配的帧间全局运动估计3.1 引言3.2 图像序列帧间全局运动模型3.3 基于自适应模板匹配的帧间全局运动估计方法3.3.1 算法原理3.3.2 模板选择策略3.3.3 模板匹配准则3.3.4 搜索策略3.4 算法仿真3.4.1 连续抽取两帧图像进行帧间全局运动估计和补偿3.4.2 红外图像序列稳定3.5 本章小结第四章 基于隔帧图像差分相乘的运动目标检测算法4.1 引言4.2 信号模型与相关假定4.3 进行多帧积累检测的必要性4.4 基于隔帧图像差分相乘的运动目标检测算法4.4.1 隔帧图像差分相乘原理4.4.2 候选目标点集的选取4.4.3 目标帧间运动范围的确定4.4.4 目标轨迹关联与位置预测4.5 仿真分析4.5.1 隔帧图像差分相乘4.5.2 图像序列中运动目标检测4.6 本章小结第五章 基于交互多模卡尔曼滤波的运动目标跟踪算法5.1 引言5.2 运动目标跟踪算法概述5.2.1 运动目标跟踪算法框架5.2.2 目标位置预测方法5.3 基于交互多模卡尔曼滤波的运动目标跟踪算法5.3.1 交互多模(IMM)算法5.3.2 交互多模卡尔曼(IMM Kalman)滤波5.4 蒙特卡洛仿真与结果分析5.4.1 交互多模卡尔曼滤波算法总体流程5.4.2 模拟场景中运动目标跟踪5.4.3 红外图像序列中运动目标跟踪5.5 本章小结结束语致谢参考文献攻读硕士期间已撰写和发表的论文
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