坐标映射及其实时实现技术研究

摘要

与传统红外成像系统不同，本文研究的全景红外成像，指的是在全景视场范围内利用透镜和光锥系统通过红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array，简称IRFPA)成像，然后根据成像特征，来获取目标的具体空间位置。本文研究了一种利用视场中的目标在IRFPA成像面上的图像及其运动规律，映射出实际目标具体空间位置坐标的方案，即根据IRFPA上像点的大小和坐标，利用光电成像原理，实时地计算出目标相对于像机的俯仰角、方位角、径向距离等目标特征信息。最后通过计算机仿真验证其正确性，满足我们所需的准确度要求。 本文首先介绍了相关的光学知识和透镜、红外焦平面、光锥的一些基本知识，进而利用这些知识推演出了对于目标空间位置的求解算法，然后利用计算机进行了相关的仿真和验证。在此基础上本文又进行了多个目标的仿真和验证。 最后在实验室的环境下成功的对获得的目标图像进行了相关的图像增强和图像配准的研究和仿真。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2全景视觉感知系统国内外研究现状

1.3课题主要研究工作

1.4本章小结

第二章全景成像系统相关知识及基本组件介绍

2.1光学相关知识

2.1.1光学成像公式

2.1.2透镜成像相关知识

2.2 IRFPA、镜头、光锥相关知识

2.2.1 IRFPA

2.2.2镜头

2.2.3光锥

2.3本章小结

第三章全景成像系统坐标映射算法

3.1单镜头坐标定义及算法模型建立

3.1.1坐标定义

3.1.2算法建立

3.2全景(四场景)目标运动算法

3.2.1全景目标运动方向判定

3.2.2特殊角度目标定位算法

3.3本章小结

第四章成像系统模拟目标仿真及其验证

4.1单个镜头方向模型仿真及其验证

4.1.1匀速运动模型建立情况

4.1.2特殊点运动模型建立情况

4.1.3特殊角度方向运动模型建立情况

4.2全景方向上模型仿真及其验证

4.2.1西方向模型运动仿真验证

4.2.2北方向模型运动仿真验证

4.2.3南方向模型运动仿真验证

4.2.4实拍目标IRFPA上运动图

4.3本章小结

第五章目标图像增强算法和配准算法研究

5.1基于直方图的红外图像增强算法

5.1.1红外图像的直方图

5.1.2红外图像的直方图均衡化

5.1.3红外图像的平台直方图均衡化

5.2自适应平台直方图均衡化增强红外图像

5.2.1 Virgil E. Vichers平台值迭代算法

5.2.2自适应平台阈值选择算法

5.2.3算法运算量分析

5.3基于积分投影的梯度配准算法

5.3.1积分投影

5.3.2一维梯度估计

5.3.3计算量分析

5.3.4抗噪声性能分析

5.4本章小结

第六章结束语

致谢

参考文献