红外运动目标视景仿真及检测跟踪技术研究

摘要

红外运动目标跟踪技术已成为军事和民用领域目标跟踪的一个重要方面，现有跟踪技术能满足视频处理中实时性要求的较少，且很多算法需事先手动选择跟踪目标。本文结合FPGA在视频监控领域的性能优势，设计了基于视觉注意和均值漂移的红外运动目标检测和跟踪算法。　　本文主要内容分为四部分。第一部分介绍了红外图像预处理技术，阐述了多种红外图像处理算法的基本原理，如:图像平滑处理、数学形态学处理、图像阈值分割等。第二部分介绍了红外运动目标视景仿真技术，通过Vega软件编写了基于MFC的红外场景仿真程序，可以根据需要设置多种场景和大气状态，还可以动态添加运动目标及改变环境因素。第三部分介绍了提出的基于视觉注意和均值漂移的红外运动目标检测和跟踪算法，该算法首先对红外视频序列进行视觉注意算法的处理，阈值化后提取运动目标，再调用改进的均值漂移算法对运动目标进行跟踪，并用Matlab软件分别针对现有红外视频和Vega仿真红外视频进行了实验。第四部分介绍了基于FPGA的红外视频采集及处理系统，在QuartusⅡ软件平台上，完成了基于硬件实验系统的视觉注意的算法设计。实验结果表明，本算法处理速度快，无需手动选择目标，优于常见的目标跟踪算法。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 红外目标检测和跟踪技术

1．2．1 红外目标检测与跟踪算法分类

1．2．2 红外目标跟踪技术的发展趋势

1．3 视景仿真技术

1．4 本文主要研究内容

2 红外运动目标检测和跟踪的基本过程

2．1 红外图像特点

2．2 红外图像处理

2．2．1 图像平滑处理

2．2．2 数学形态学处理

2．2．3 图像阈值分割

2．3 红外运动目标检测和跟踪的基本过程

2．3．1 目标图像预处理

2．3．2 目标图像分割

2．3．3 目标跟踪

2．4 本章小结

3 红外运动目标视景仿真技术

3．1 仿真工具

3．2 视景仿真流程

3．3 红外场景的建立

3．3．1 基本场景的建立

3．3．2 模拟红外场景

3．4 基于MFC的软件仿真设计

3．4．1 基于MFC动态加载Vega程序

3．4．2 软件界面

3．4．3 基于MFC的仿真软件的操作步骤及相关效果

3．5 本章小结

4 基于视觉注意和均值漂移的红外运动目标检测和跟踪算法设计

4．1 常用跟踪算法原理

4．1．1 视觉注意

4．1．2 均值漂移

4．1．3 粒子滤波

4．2 基于视觉注意和均值漂移的红外运动目标检测和跟踪算法

4．2．1 算法原理

4．2．2 算法验证

4．3 本章小结

5 基于视觉注意和均值漂移的红外运动目标检测和跟踪算法硬件实现

5．1 红外运动目标检测和跟踪硬件系统

5．1．1 红外视频采集系统

5．1．2 FPGA图像处理板

5．2 FPGA软件环境

5．3 算法的FPGA程序设计

5．3．1 金字塔分解模块

5．3．2 特征提取

5．3．3 中央-周边差算子

5．3．4 特征显著图

5．3．5 总显著图

5．3．6 目标跟踪

5．4 算法的硬件实现过程及结果分析

5．5 本章小结

6 工作总结与展望

6．1 本论文完成的主要工作

6．2 有待进一步完成的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况