激光成像雷达目标跟踪算法研究及跟踪控制电路开发

论文摘要

目标跟踪是用于跟踪的激光成像雷达的关键技术之一,在激光成像雷达跟踪系统中,跟踪算法是决定激光雷达跟踪性能的关键。本文主要针对相干激光成像雷达所成距离像的特点,研究跟踪算法在相干探测激光成像雷达距离序列像跟踪中的应用。分别对相关跟踪和特征跟踪进行了分析和仿真实验,并对二者进行了比较。本文还开发了跟踪控制电路主要控制雷达跟踪系统扫描摆镜,随着电子技术的发展,原有的使用单片机的控制步进电机的方法已经不能满足需要,因而选用在线可编程逻辑器件(FPGA)开发了新的控制电路板。相关跟踪因为充分利用了包含在目标和背景中的信息,所以适用于大目标、复杂背景、低信噪比和低对比度的情况下精确跟踪目标。在本文中,采用了一种加权的SUSAN模板提取方法,可以智能的在图像中提取模板,通过两级相关运算,进行目标跟踪,在激光雷达距离序列像跟踪中进行了仿真。特征跟踪具有计算量小、运算速度快、鲁棒性好等优点,所以适合在已完成初步搜索后的精确匹配。本文选用均值偏移算法,以目标的直方图作为特征,由于该算法的本质是迭代的,在第一帧图像中确定初步的位置后,对目标进行建模,利用相应的相似性测度完成搜索,位置的迭代,获得目标的位置,并对该算法进行了仿真实验,对实验结果进行分析。本文利用FPGA进行了跟踪控制电路设计,采用硬件编程语言VHDL进行编程实现控制功能,完成仿真及板上调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文主要研究工作
• 第2章 跟踪算法的原理介绍
• 2.1 相关跟踪算法分析
• 2.1.1 一些相关跟踪算法
• 2.1.2 连续帧间差分法
• 2.1.3 SUSAN 算法的优点及算法描述
• 2.2 特征跟踪算法介绍
• 2.2.1 特征选择
• 2.2.2 粒子滤波
• 2.2.3 Mean Shift 算法的优点及算法描述
• 2.3 本章小结
• 第3章 仿真图像的生成及两种算法的仿真实验
• 3.1 仿真思路
• 3.2 预处理过程
• 3.3 相关算法的仿真实验
• 3.4 特征算法的仿真实验
• 3.5 两种算法比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 跟踪控制电路的开发
• 4.1 硬件开发和仿真环境
• 4.2 电路设计及存在的问题
• 4.3 仿真及测试结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢