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捷联成像制导信息处理及实验研究

作　者: 赵东伟
导　师: 马克茂
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 动态图像分析运动目标检测图像预处理运动能量提取
分类号: TP751
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

完整的捷联成像制导系统包括图像的获取,运动目标的检测、跟踪,制导规律,姿态控制等五大方面。本论文将结合实际的捷联成像制导仿真系统对图像的获取以及运动目标的检测进行研究,并给出算法的程序实现。论文首先介绍了图像采集系统的硬件组成,给出了具有可调节帧频和曝光时间、具有图片保存等功能的图像采集程序。然后,对当前各种图像预处理算法的原理、特点进行了介绍,并详细阐述了实际仿真系统中需要的噪声抑制算法和灰度变换算法。接着,针对传统频域内的运动目标检测算法通常需要设计三维时空滤波器组来实现,存在待选参数多、滤波器设计难度大等问题,论文提出一种二维(2D)频域内的运动目标检测方法。通过对动态图像的行列分解,将3D频域内的运动检测问题转化到2D频域内进行处理,从而降低了滤波器设计的难度,并给出了一种提取主运动能量的自适应滤波算法,通过剔除背景和噪声的频率成分,有效地检测出运动目标。最后,给出算法的程序实现,验证在噪声干扰,传感器抖动和目标被短暂遮挡三种情况下,算法对运动目标的检测效果。实验结果表明算法对噪声和配准误差具有很好的鲁棒性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景及意义  8-9
  1.2 捷联成像制导仿真系统的结构及应用  9-10
  1.3 动态图像目标检测算法的主要研究方法及现状  10-12
    1.3.1 基于差分的目标检测算法  11
    1.3.2 基于背景估计的运动目标检测算法  11
    1.3.3 基于运动场估计的运动目标检测算法  11
    1.3.4 基于时空能量滤波的运动目标检测算法  11-12
  1.4 本论文的主要研究内容及结构安排  12-13
第2章图像采集  13-18
  2.1 引言  13
  2.2 图像采集系统的硬件组成  13-15
    2.2.1 高帧频CCD 相机  13-14
    2.2.2 图像采集卡  14-15
    2.2.3 工业控制计算机  15
  2.3 图像采集软件结构  15-17
  2.4 本章小结  17-18
第3章图像的预处理算法  18-28
  3.1 引言  18
  3.2 噪声抑制  18-23
    3.2.1 频域滤波  18-20
    3.2.2 空域平滑  20-23
  3.3 灰度变换  23-27
    3.3.1 变换函数法  23-24
    3.3.2 直方图变换法  24-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章基于时空能量滤波的目标检测算法  28-42
  4.1 引言  28-29
  4.2 目标检测算法的理论基础  29-34
    4.2.1 运动在时空域中的表示  29-30
    4.2.2 傅立叶变换理论  30-34
  4.3 动态图像序列的频域性质  34-37
  4.4 基于2D 频域的目标检测算法  37-40
    4.4.1 图像序列的行列分解  38
    4.4.2 运动存在性判定  38
    4.4.3 主运动能量滤波  38-39
    4.4.4 滤波后处理  39-40
  4.5 本章小结  40-42
第5章目标检测算法的实验分析  42-48
  5.1 引言  42
  5.2 噪声干扰情况下的运动目标检测  42-45
    5.2.1 加性白噪声干扰  42-44
    5.2.2 乘性噪声干扰  44-45
  5.3 传感器抖动情况下的运动目标检测  45-46
  5.4 目标被遮挡情况下的运动目标检测  46-47
  5.5 本章小结  47-48
结论  48-49
参考文献  49-52
攻读学位期间发表的学术论文  52-54
致谢  54

捷联成像制导信息处理及实验研究

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