成像面目标跟踪技术研究

论文摘要

成像末制导被广泛应用于各种精确制导武器,而成像面目标跟踪是末制导信息处理中的关键技术之一。本文针对成像末制导中的目标跟踪需求,研究了面目标跟踪算法和实现技术,包括:(1)设计了一种改进的基于OTSU算法的图像分割算法。该算法借鉴P参数法的思路将OTSU算法进行迭代运算,解决了OTSU算法在目标(或背景)区域内像素灰度存在较大差异时容易得到错误阈值的问题。仿真实验结果证明该算法能正确、完整地分割出目标,优于OTSU算法并实现了对OTSU算法的兼容。(2)设计了一种改进的基于图像匹配的成像面目标跟踪算法。该算法采用了基于图像行列投影的一维全局搜索与二维局部搜索相结合的搜索策略,既能获得全局最优匹配点,又大大减少了计算量,使用经过筛选的像素计算形心对目标进行亚像级精度的定位,设定模板更新条件间歇性地更新模板进一步减少了计算量。仿真实验结果证明该算法能够对目标实施准确、稳定的跟踪,其定位精度达到了亚像素级。(3)将成像面目标跟踪算法移植到以DSP芯片为核心的信息处理机上。在移植过程中,根据DSP芯片的特点对算法进行了改进,对程序进行了优化。性能测试结果证明,移植后的算法完全保持了在定位精度上的优异性能,并达到了实时性要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 相关领域的研究现状
• 1.2.1 图像分割
• 1.2.2 图像匹配与成像面目标跟踪
• 1.2.3 数字信号处理器与算法实现
• 1.3 论文的主要工作与结构安排
• 第二章 图像分割
• 2.1 引言
• 2.2 OTSU 算法原理
• 2.2.1 OTSU 算法的基本思路
• 2.2.2 分割阈值的选取
• 2.3 改进的基于OTSU 算法的图像分割算法
• 2.3.1 OTSU 算法不适用的情况
• 2.3.2 P 参数法原理及启示
• 2.3.3 改进的基于OTSU 算法的图像分割算法的原理与执行过程
• 2.4 仿真实验
• 2.4.1 仿真实验条件
• 2.4.2 实验一：人工合成仿真图像实验
• 2.4.3 实验二：人工合成仿真图像实验
• 2.4.4 实验三：可见光实拍图像实验
• 2.4.5 仿真实验结论
• 2.5 本章小结
• 第三章 图像匹配与成像面目标跟踪
• 3.1 引言
• 3.2 改进的基于图像匹配的面目标跟踪算法
• 3.2.1 模板的获取
• 3.2.2 基于图像行列投影的像素级精度一维全局匹配
• 3.2.3 基于像素灰度的亚像素级精度二维局部匹配
• 3.3 仿真实验
• 3.3.1 仿真实验条件
• 3.3.2 实验一：人工合成仿真图像实验
• 3.3.3 实验二：可见光实拍图像实验
• 3.3.4 仿真实验结论
• 3.4 本章小结
• 第四章 成像面目标跟踪算法的DSP 实现
• 4.1 引言
• 4.2 算法运行的平台
• 4.2.1 硬件平台结构与DSP 芯片的特点
• 4.2.2 软件系统总体结构
• 4.3 改进的基于图像匹配的面目标跟踪算法的移植
• 4.3.1 集成开发环境 Code Composer Studio
• 4.3.2 改进的基于图像匹配的面目标跟踪算法运行流程
• 4.3.3 算法移植第一阶段——程序改编
• 4.3.4 算法移植第二阶段——程序优化
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 论文所做的主要工作
• 5.2 需要进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果