二维目标视觉检测与跟踪系统设计

摘要

二维目标视觉检测与跟踪是计算机控制技术、机器视觉与数字图像处理学中一个重要的交叉学科，在现代化军事战略中、国民基础建设、经济发展等各方面都有重要地位，例如导弹制导、道路机动车车牌提取、主动视觉监控等。
　　本文主要分析二维目标视觉检测与跟踪系统的原理，并结合实验室现有二维转台机械本体，对于目标视觉检测与识别方法以及二维转台控制方法进行详细分析和设计。首先目标视觉检测方面，根据目标视觉检测系统的快速性和准确性的基本要求，在特征物体检测与识别过程中，针对传统的图像分割算法进行了改进，大大减小了计算量，使得数字图像处理速度得到提高，并采用最佳阈值法分割图像处理，使图像分割得到较好的效果。其次，在二维转台结构与控制方面，由于二维目标视觉检测与跟踪系统中特征物体存在着运动非线性、背景干扰以及特征物体的不确定性。结合运用常规PID控制以及适时的模糊控制原理，充分利用LabVIEw软件开发包下的PID控制工具箱，结合数字PID基本算法和模糊逻辑设计完成了模糊PID控制器的设计，使得系统不但降低了超调量，同时还减少了系统响应时间和系统调节时间，实现云台速度和位置精确控制，满足了二维目标跟踪精度以及快速响应的要求。在使用非NI采集与控制硬件情况下，通过调用第三方运动控制卡的动态链接库，完成对控制卡在LabVIEW下的控制。
　　本论文的系统设计完成后在实验室进行了测试。测试结果表明，在LabVIEW平台下经过运动目标视觉检测以及模糊PID控制器精确输出，二维转台实现良好的控制，使整个二维转台系统快速、准确的跟踪运动的特征物体，完成了二维目标视觉检测与跟踪的目的。