移动激光打靶系统关键技术研究

摘要

针对目前军事训练和青少年军训对于训练成本低、安全性好、仿真度高的模拟射击训练系统的需求,设计了基于图像处理的移动激光打靶系统,该系统具有硬件成本低、安装维护方便等优势,应用前景广泛。本文重点研究了系统中移动靶位跟踪、激光光斑识别及判靶等关键技术,满足了系统对自动报靶的实时性、准确性和可靠性等要求高的需求,主要研究内容如下:
　　(1)分析了激光打靶系统的需求,给出了系统的总体框架、硬件部分和软件部分的设计,并详细描述了系统关键技术的工作流程。
　　(2)研究了移动靶位跟踪技术。针对靶位跟踪实时性和准确性要求高的特点,将其分为粗定位和精确定位两个阶段,并且对此分别设计了基于免疫鱼群的改进粒子滤波算法和基于人工鱼群的 GHT算法。前者改进了粒子滤波算法的重要密度函数和重采样方法,保证了对移动靶位的持续跟踪;后者改进了 GHT算法使其启发式地搜索累加器空间,较大地减少了时间和空间开销。实验表明,该技术满足了移动靶位的跟踪定位速度和精度高的要求,并且适合在复杂环境中稳定运行。
　　(3)研究了激光光斑识别及判靶技术。针对运动背景中识别激光光斑的特点,设计了基于小波变换和加权重心法的激光光斑识别算法。该算法首先对靶位图像进行标准化处理,然后采用背景差分方法去除靶位背景,并通过小波阈值处理抑制背景噪声从而定位激光光斑。最后,判定激光光斑中心点是否在靶位有效区域并计算靶位环数。实验表明,该技术适合在复杂光线环境中的移动靶位上,快速准确地识别激光光斑并计算打靶成绩。
　　(4)实现了移动激光打靶系统。进行了硬件部分主要设备的选型,重点描述了软件部分主要功能的具体实现,并给出了系统的运行实例。

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图表清单

缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2激光打靶系统研究现状

1.3关键技术研究现状

1.4论文主要研究内容与组织结构

第二章 移动激光打靶系统设计

2.1系统分析

2.2系统总体框架设计

2.3关键技术

2.4本章小结

第三章 基于改进粒子滤波和GHT的移动靶位跟踪技术

3.1移动靶位跟踪总体框架

3.2全局自适应人工鱼群算法

3.3基于免疫鱼群的改进粒子滤波的靶位跟踪粗定位

3.4基于人工鱼群的改进GHT的靶位精确定位

3.5本章小结

第四章 基于小波变换和加权重心法的激光光斑识别及判靶技术

4.1激光光斑识别及判靶总体框架

4.2图像预处理

4.3基于小波变换和加权重心法的激光光斑识别

4.4靶位环数计算

4.5激光光斑识别及判靶实验结果分析

4.6本章小结

第五章 移动激光打靶系统实现与应用

5.1硬件部分实现

5.2软件部分实现

5.3系统运行实例

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文