机载光电跟踪瞄准吊舱图像处理关键技术研究

论文摘要

光电跟踪瞄准吊舱是一个光电成像跟踪系统,它具有成像、捕获、跟踪、瞄准的功能,这些功能都与图像处理技术密切相关。现代高技术战争对光电跟踪瞄准吊舱的捕获、跟踪、瞄准和打击性能都提出了很高的要求,所以相应的对相关图像处理技术也提出了很高的要求。图像显示是光电跟踪瞄准吊舱中的重要环节,清晰的图像是对后续目标捕获、跟踪、以及瞄准、打击工作的重要保证,并且目前很多光电跟踪瞄准吊舱都有操作手参与在回路中,清晰的图像也为操作手的正确操作提供了前提条件。目前图像显示这一环节面临的主要问题是由于图像的高动态范围、光照或是环境的影响导致图像细节部分不清晰,对比度不强,不利于操作手观察以及后续的图像处理算法实施。本文结合双边滤波器与伽马映射的特点,研究了一种解决图像高动态显示以及细节增强的可行算法来解决上述问题。目标的捕获是光电跟踪瞄准吊舱中的关键技术,本文针对机载视频序列中面临的运动背景下运动目标的检测问题,研究了一种新的运动背景下运动目标检测的方法。该方法受图像高频部分提取原理与光流算法中运动目标检测原理以及数据关联原理的启发,结合各自的特点,采用了一种求解运动场的新方法,从而实现了运动目标的捕获。目标捕获后对目标的跟踪是实现后续进行瞄准与打击的核心技术。本文针对目标跟踪所面临的由于飞行器角度的变化,目标发生形变,遮挡,导致模板更新过程中存在的模板漂移问题,对模板更新的策略,漂移产生的原因,进行了深入的讨论,并且研究了一种简单有效的能够抑制模板漂移的相似性度量方法。针对模板更新过程中所面临的遮挡判定问题采用了一种基于目标形变速度的判丢方法。另外还对搜索范围与相关峰的关系做了讨论,采用了一种相关峰优化的有效方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第二章 光电跟踪瞄准吊舱图像的显示与增强
• 2.1 双边滤波器
• 2.2 基于直方图信息的伽玛映射
• 2.3 基于双边滤波器与伽马映射的光电跟踪瞄准吊舱图像显示与增强
• 2.4 吊舱图像高动态显示与细节增强实验结果
• 第三章 光电跟踪瞄准吊舱图像运动目标检测
• 3.1 基于光流法的目标检测算法
• 3.1.1 光流及其相关概念
• 3.1.2 光流的基本约束方程
• 3.1.3 孔径问题
• 3.2 基于背景抑制的图像高频分量提取算法
• 3.2.1 背景抑制
• 3.2.2 二值化
• 3.2.3 滤除噪声
• 3.2.4 区域分析
• 3.2.5 图像高频分量提取实验结果
• 3.3 基于数据关联的运动场求解算法
• 3.3.1 数据关联算法的分类与过程
• 3.3.2 数据关联中的经典方法[31]
• 3.3.3 联合概率数据关联算法
• 3.3.4 基于数据关联的运动场求解过程
• 3.4 基于背景抑制与数据关联的运动目标检测算法
• 3.5 运动目标检测实验结果
• 第四章 光电跟踪瞄准吊舱图像目标跟踪
• 4.1 基于匹配的目标跟踪的算法流程
• 4.2 基于目标形变速度的遮挡判定算法
• 4.2.1 目标遮挡判定的难点
• 4.2.2 基于目标形变速度的遮挡判定算法原理
• 4.2.3 遮挡判定实验结果与分析
• 4.3 模板的更新
• 4.3.1 模板更新常用的几种策略
• 4.3.2 模板漂移及其产生的原因
• 4.3.3 加权绝对差模板漂移抑制算法
• 4.3.4 相关峰的优化
• 4.4 改进后跟踪算法的实验结果
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读学位期间取得的学术成果