复杂背景下空面目标视频跟踪方法及实验系统研究

摘要

复杂背景下的空面目标跟踪技术是现代机载光电系统的关键技术之一。机载传感器对地面目标成像时因背景的复杂性、差异性、光照条件变化,以及运动目标的机动性、隐身性、低信噪比、遮挡或不连续性,或因机载平台的不稳定性、观测相对位置变化较大等特点,通常在机载复杂背景条件下,难以实现对地目标持续、稳定、可靠的跟踪。
　　可见光成像时地面目标的细节信息较为丰富,但是目标主体因遮挡、隐身可能产生全部或者局部信息丢失;红外系统成像时目标主体较为清晰,但在纹理、颜色等细节上则不如可见光成像效果好。本文从可见光单传感器跟踪及红外/可见光融合跟踪两条技术路线,利用机载光电吊舱配置的可见光及红外传感器,发挥两类成像传感器的各自优缺点,提出了复杂背景下空面目标基于可见光单传感器跟踪以及基于红外/可见光图像的融合跟踪方法。
　　论文主要工作和创新点:
　　(1)在可见光单传感器的情况下,对经典跟踪方法 Camshift算法进行了改进。在原算法只选用单一颜色特征的基础上加入了目标的纹理、运动特征,并结合了点跟踪中的经典算法Kalman滤波,用“点”、“面”结合的方式提高跟踪效果。
　　(2)针对红外及可见光传感器各自的优缺点,提出了多传感器融合跟踪方法来提高复杂背景下的跟踪效果。本文分别从图像融合的像素级、特征级和决策级提出了各自的融合跟踪框架。
　　(3)在实验室环境下设计并实现了一套机载跟踪模拟与仿真系统,开发了机载跟踪模拟系统软件平台,用以模拟生成机载对地观测时的红外/可见光图像,并验证了本文提出的单传感器跟踪及多传感器融合跟踪算法。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容及组织架构

第二章 运动目标检测方法

2.1 引言

2.2 图像预处理

2.3 运动目标检测

2.4 本章小结

第三章 基于可见光图像的目标跟踪方法

3.1 引言

3.2 目标特征选取

3.3 Camshift跟踪方法

3.4 多特征融合目标跟踪

3.5. 融合Kalman滤波的Camshift跟踪

3.6 遮挡情况跟踪

3.7 本章小结

第四章 基于红外/可见光图像融合的目标跟踪方法

4.1 引言

4.2 红外图像跟踪方法

4.3 像素级融合跟踪方法

4.4 特征级融合跟踪方法

4.5 决策级融合跟踪方法

4.6 仿真及实验结果

4.7 本章小结

第五章 机载跟踪模拟与仿真系统

5.1 引言

5.2 系统功能

5.3 系统硬件组成

5.4 本章小结

第六章 机载跟踪模拟系统软件平台

6.1 引言

6.2 软件平台设计流程

6.3 主控软件

6.4 目标跟踪软件

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或者录用的论文

攻读硕士学位期间申请的国家发明专利