空中目标实时跟踪算法研究及系统设计

摘要

本文研究空中飞行导弹目标稳定跟踪的问题,文章采用的跟踪算法主要以改进的区域模板相关匹配算法为基础,并结合了目标的特征匹配,算法可以满足目标实时跟踪的要求.该方法首先通过改进的区域模板相关算法进行目标跟踪的粗匹配,在跟踪的序列图像中找出最可能的目标点,然后结合模式识别的思想,利用目标特征匹配完成目标跟踪的细匹配,从而实现目标的精确跟踪.改进后的区域模板相关匹配算法克服了普通模板相关匹配算法运算量大无法应用于实时处理场合的缺点,而且具有更强的抗干扰能力,在强干扰噪声、背景突变等情况下也不会失配.目标特征匹配思想的应用保证了目标跟踪的精度.同时为进一步提高目标跟踪算法的速度和稳定性,目标的跟踪采用波门跟踪的方法,并在跟踪过程中运用目标运动估计算法对目标进行预测跟踪,并建立了相关的目标稳定跟踪策略,使目标跟踪能适应如障碍物遮挡、噪声干扰等各种可能出现的情况.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1课题研究的背景和意义

1.2目标跟踪算法的研究现状

1.3本课题研究的基本任务与要求

1.4论文的主要内容和章节安排

2基于PC机平台的空中目标识别和跟踪系统

2.1识别跟踪系统的总体结构

2.2系统功能模块定义

2.3识别跟踪系统与其他系统的接口通信

2.3.1通信接口电路

2.3.2可靠串行数据传输协议

2.3.3上位机和下位机系统接口通信流程

3运动目标跟踪

3.1目标形心坐标的计算方法

3.2运动目标的跟踪模式的选择

3.2.1基于运动的跟踪模式

3.2.2基于模型的跟踪模式

3.3区域模板相关匹配

3.3.1模板相关跟踪算法的基本原理

3.3.2模板相关跟踪算法的改进

3.3.3关于模板相关匹配的后续考虑

3.4区域模板相关匹配结合特征匹配的跟踪算法

3.5波门跟踪

3.5.1波门跟踪的优点

3.5.2波门位置和大小的调整

4目标预测跟踪及稳定跟踪策略

4.1目标预测跟踪

4.1.1预测跟踪的原理

4.1.2基于轨迹拟合的位置预测算法

4.1.3基于卡尔曼滤波法的位置预测算法

4.1.4 MATLAB位置预测仿真和误差图表分析

4.2目标稳定跟踪策略

4.2.1目标的跟踪状态分析

4.2.2跟踪状态的切换策略

4.2.3基于置信度二级判决门限和虚警概率最小原则的跟踪策略

4.3目标识别跟踪流程

4.4系统试验结果及分析

5云台跟踪调整和双目交汇测距

5.1成像变换和摄像机模型

5.1.1跟踪系统中所涉及到的坐标系

5.1.2基本坐标变换

5.1.3线性摄像机模型

5.2目标自动跟踪的实现和云台调整参数计算

5.2.1目标自动跟踪与云台调整的关系

5.2.2云台调整参数的计算

5.3计算机双目成像和双目测距

5.3.1计算机双目成像和交汇测距的基本原理

5.3.2实际工作系统的交汇测距

6结论

致 谢

参考文献

附 录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

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