復(fù)雜再入光學(xué)目標(biāo)的檢測與識別系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、電視跟蹤測量系統(tǒng)是靶場可見光目標(biāo)自動識別系統(tǒng)的主體，作為多目標(biāo)識別的背景知識，這里介紹了其功能系統(tǒng)，從視頻信號處理、數(shù)字圖像處理、灰度級閥值提取方法三方面分析了電視跟蹤測量系統(tǒng)的信號檢測原理，及其從視頻信號中如何把代表被測物體參數(shù)和物體的特征信息提取出來進(jìn)行處理的機(jī)理。提出電視跟蹤測量系統(tǒng)需要實現(xiàn)對靶場再入復(fù)雜光學(xué)多目標(biāo)的自動識別、目標(biāo)選擇跟蹤等功能，必須解決的幾項關(guān)鍵技術(shù)：弱小目標(biāo)處理技術(shù)、多目標(biāo)處理技術(shù)、實時圖像處理技術(shù)和目標(biāo)特征分

2、析提取技術(shù)。
　　按照一般的圖像處理技術(shù)，本文根據(jù)靶場再入復(fù)雜光學(xué)多目標(biāo)自動識別的特殊要求，從弱小目標(biāo)檢測開始，分析比較了靶場再入光學(xué)目標(biāo)先跟蹤后檢測的優(yōu)越性；對圖像序列進(jìn)行了預(yù)處理，去除了干擾、噪聲及差異，增加目標(biāo)與背景的對比度，使原始信號變換成適合于計算機(jī)進(jìn)行特征提取的形式；采用基于運(yùn)動變化區(qū)域檢測的視頻圖像分割結(jié)合基于最小距離的多運(yùn)動目標(biāo)雙向正交提取技術(shù)對圖像進(jìn)行分割，并利用攝像空間轉(zhuǎn)換消除了背景變化影響；設(shè)計了數(shù)字自適應(yīng)多

3、波門系統(tǒng)，探討了波門對多種目標(biāo)形狀的提取中心位置的確定，并對波門提取跟蹤目標(biāo)的工作模式進(jìn)行了分析；最后用軌跡關(guān)聯(lián)技術(shù)對跟蹤目標(biāo)的同一性進(jìn)行判別，效果明顯。這為圖像目標(biāo)的自動識別奠定了基礎(chǔ)。
　　靶場再入多目標(biāo)物理現(xiàn)象非常復(fù)雜，這是以往多年來靶場光學(xué)測量設(shè)備不能正確進(jìn)行目標(biāo)識別的原因。本論文對此進(jìn)行了分析，并對再入目標(biāo)的發(fā)光特性和運(yùn)動特性進(jìn)行了比較。通過分析比較可知，靶場再入光學(xué)多目標(biāo)雖然沒有紋理、顏色、形狀、模型等典型特征，單各目

4、標(biāo)間還是略有差異：各目標(biāo)發(fā)光時間先后略有差別、發(fā)光強(qiáng)度有所不同；各目標(biāo)雖不明確，但相互間大小差別可知；各目標(biāo)相互間相對位置雖不確定，但其位置變化有跡可循；各目標(biāo)運(yùn)動方向雖大體一致，但在視場中顯示時，卻有些目標(biāo)略有不同；各目標(biāo)的運(yùn)動絕對速度雖相差無幾，但從視場中觀察，各目標(biāo)相互間運(yùn)動速度有快慢之分，而且有些目標(biāo)的速度變化相對穩(wěn)定。這是從再入復(fù)雜光學(xué)多目標(biāo)中識別出彈頭的基礎(chǔ)。
　　在對圖像分割和目標(biāo)特征分析的基礎(chǔ)上，本論文研究設(shè)計了對

5、分割出來的多目標(biāo)圖像對象進(jìn)行自動識別的方法。識別方法中首先對于多目標(biāo)部分較明顯的特征進(jìn)行直接應(yīng)用，排除部分干擾；然后利用光流方程對圖像序列中分割出來對象的特征進(jìn)行跟蹤，同時用卡爾曼濾波方程對圖像對象進(jìn)行運(yùn)動預(yù)測，為目標(biāo)識別奠定基礎(chǔ)；最后，通過對各目標(biāo)相對位置與大小的匹配、融合各目標(biāo)相互間的相對速度和運(yùn)動方向的匹配，實現(xiàn)各目標(biāo)光學(xué)特征和運(yùn)動特征的融合，從而實現(xiàn)對復(fù)雜光學(xué)多目標(biāo)的自動識別。
　　針對多年來靶場未能實現(xiàn)真正意義上的光學(xué)多

6、目標(biāo)自動識別跟蹤的原因，本論文根據(jù)多目標(biāo)圖像自動識別系統(tǒng)的基本任務(wù)與功能，討論了系統(tǒng)分層設(shè)計思想，針對不同要求，設(shè)計了基于現(xiàn)有設(shè)備的有限改進(jìn)和全新配置的兩種硬件系統(tǒng)，及兩種不同的軟件運(yùn)行方式，介紹了系統(tǒng)的工作原理與對目標(biāo)的選擇跟蹤，并最終實現(xiàn)了該系統(tǒng)。靶場實用結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，跟蹤穩(wěn)定，能對再入復(fù)雜光學(xué)多目標(biāo)完成實時自動識別與跟蹤。該系統(tǒng)的實現(xiàn)，對靶場完成導(dǎo)彈型號試驗任務(wù)有著重要意義。
　　總之，光學(xué)多目標(biāo)自動識別與跟蹤技