“图代炮”系统瞄准镜视场图像处理技术研究

论文摘要

“图代炮”系统,即自行反坦克突击炮瞄准镜视场图像判读替代实炮射击训练系统。主要由跟踪瞄准图像摄取分系统、数据采集与保存系统和图像处理与评价系统组成。本文主要工作是图像处理与评价模块软件的设计与开发,该模块主要包括目标识别和图像处理及相关计算。目标识别方面,简要分析了基于灰度图像匹配技术的关键因素,通过实验比较分析了MAD、SSDA、MPSA等算法的优劣,最后采用基于模板边缘检测和单调递减阈值序列的SSDA算法对目标进行识别,在匹配的速度上取得了比较好的效果。图像处理方面,先用MATLAB对常用的阈值分割算法进行了仿真,仿真结果表明:全局阈值法能够将目标比较好的分割出来,但在匹配区域内仍存在一些噪声、毛刺和裂缝。然后利用形态学方法对分割后的图像进行了优化处理,取得了比较好的处理效果。最后利用矩理论方法计算得到靶标的几何中心坐标,为评估操作手操作技能提供了可靠的数据。图像处理与评价模块是在Windows XP操作系统下用C++语言开发的。实验表明:该模块能够准确区别操作手瞄准定距和做出射击指令两个过程,比较快速的识别目标并进行分割和处理,以及分析评价操作手瞄准射击水平,基本实现了系统的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 相关领域研究状况综述
• 1.2.1 基于灰度的图像匹配技术
• 1.2.2 图像分割技术
• 1.2.3 形态学图像处理技术
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的结构
• 2 “图代炮”系统综述
• 2.1 系统工作原理
• 2.2 跟踪瞄准图像摄取分系统
• 2.2.1 分系统结构及组成
• 2.2.2 分系统基本原理
• 2.3 数据采集与保存分系统
• 2.4 图像处理与评价分系统
• 2.4.1 图像处理模块
• 2.4.2 射击评估标准
• 2.5 图像处理模块设计原则
• 2.6 本章小结
• 3 基于灰度图像的匹配技术
• 3.1 匹配的基本原理
• 3.2 匹配技术的关键因素
• 3.2.1 相似性度量函数
• 3.2.2 搜索策略
• 3.3 匹配算法研究和分析
• 3.3.1 MAD算法
• 3.3.2 SSDA算法
• 3.3.3 归一化积相关算法（NCC）
• 3.3.4 多分辨率塔形结构算法（MPSA算法）
• 3.4 改进的SSDA算法
• 3.4.1 对SSDA算法进一步分析
• 3.4.2 基于模板边缘检测与单调递减阈值序列的SSDA算法
• 3.5 实验结果比较分析
• 3.6 本章小结
• 4 靶标图像处理技术
• 4.1 阈值法
• 4.1.1 全局阈值法
• 4.1.2 局部阈值法
• 4.1.3 最大距离法
• 4.1.4 类间方差法
• 4.2 形态学优化
• 4.2.1 必要性分析
• 4.2.2 二值图像形态学
• 4.3 矩理论法求取靶标中心
• 4.3.1 矩理论
• 4.3.2 靶标中心的计算
• 4.3.3 结果误差分析
• 4.4 本章小结
• 5 软件系统设计与实现
• 5.1 模板的提取
• 5.2 瞄准定距和做出射击指令
• 5.3 立标顶点的计算
• 5.3.1 立标顶点计算的几种尝试
• 5.3.2 点捕捉法
• 5.4 软件设计流程分析及实现
• 5.5 软件功能及使用方法
• 5.5.1 主要功能介绍
• 5.5.2 主要函数说明
• 5.5.3 软件使用说明
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献