基于红外成像的海上搜救技术研究

论文摘要

及时有效的海上搜救工作可以最大限度地减少事故损失,保障人民生命财产安全。为保证搜救工作的顺利进行,首要条件是快速准确地发现目标。红外热成像系统由于其独特的优点,在目标自动检测、识别和跟踪方面有了越来越多的应用,因此也成为今后海上目标搜救的主要发展方向。但是,现有的红外成像系统不具备目标自动识别功能,仅依靠人眼对红外视频图像进行目标检测,在船体颠簸、红外图像对比度低的情况下,极易造成视觉疲劳,丢失目标。因此,设计出一套适用于海上搜救的红外目标识别系统具有巨大的意义。本文分析了热红外图像的产生机理、系统特性以及不同波段红外辐射的成像特点。通过编程仿真对多种图像预处理算法进行对比,得出了不同算法的优缺点,并据此选择了自适应门限滤波法作为海上搜救系统的图像预处理算法。针对海上搜救中小目标红外图像信噪比低,且易受到背景杂波干扰等特点,采用了一种基于海上小目标的检测方法,该方法的特点是:首先使用自适应门限滤波来平滑背景,以减少背景噪声的干扰并对目标增强;然后采用图像局部熵函数检测出目标所在位置,这其中使用了遗传算法对函数进行优化,提高了检测效率。最后设计了基于DSP的图像处理硬件电路,使用以上算法实现海上红外小目标的实时检测。通过对标准中波段红外图像的仿真实验及数据分析,结果表明,该方法能够准确识别出目标,达到了预期效果,具有较高的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 海上搜救技术研究现状
• 1.2.1 基于卫星无线通信的搜救系统
• 1.2.2 基于雷达的搜救系统
• 1.2.3 基于微光夜视技术的搜救系统
• 1.2.4 基于红外成像的目标识别系统
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第2章 海上红外搜救系统
• 2.1 基于主动成像的红外搜救系统
• 2.1.1 系统组成
• 2.1.2 不同红外光源在系统中的应用
• 2.1.3 距离选通原理
• 2.2 被动成像的红外搜救系统
• 2.2.1 目标红外辐射原理
• 2.2.2 红外热像仪的组成及工作原理
• 2.3 红外搜救系统成像特征分析
• 2.3.1 红外成像特性分析
• 2.3.2 红外成像系统噪声分析
• 第3章 红外图像目标识别算法
• 3.1 红外图像预处理方法
• 3.1.1 高斯滤波原理
• 3.1.2 中值滤波原理
• 3.1.3 高通滤波原理
• 3.1.4 形态学滤波原理
• 3.1.5 自适应门限滤波原理
• 3.1.6 图像预处理算法性能分析
• 3.2 基于图像局部熵的目标识别算法
• 3.2.1 熵的定义
• 3.2.2 算法实现
• 3.3 基于遗传算法的熵函数优化
• 3.3.1 遗传算法概述
• 3.3.2 遗传算法的特点
• 3.2.3 遗传算法运算流程
• 3.2.4 遗传算法实现
• 3.2.5 实验结果
• 3.4 海天线检测技术
• 3.4.1 基于行均值的海天线检测
• 3.4.2 基于统计直方图的海天线检测
• 第4章 红外目标识别硬件电路设计
• 4.1 设计思想
• 4.2 硬件系统结构
• 4.2.1 系统组成
• 4.2.2 核心器件选取
• 4.3 电源电路设计
• 4.4 视频解码电路设计
• 4.5 存储器电路设计
• 4.6 逻辑控制电路设计
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历