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基于红外成像的舰船目标识别技术研究

作　者: 虞颖琼
导　师: 庄志洪
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 红外成像舰船目标识别图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文在研究红外图像特点和红外图像处理技术的基础上,以红外成像监控/跟踪技术为背景,通过研究舰船红外图像预处理、舰船水线检测、跟踪点参数估计、目标识别等算法,实现红外成像系统对舰船的跟踪和识别。从红外摄像机到计算机,图像必须先经过模拟视频数字化这个过程。USB型视频采集卡把红外摄像机采集到的红外视频信号存储为AVI格式的文件存储在计算机中,然后从AVI文件中读取每一帧图像,再对读取的图像进行后续的处理。由于红外成像环境复杂,所以获取的图像含有大量噪声和干扰,只有通过图像预处理,才能降低图像中的噪声干扰,从而有利于后续的目标识别和跟踪。文中提出了一种改进的Otsu图像序列分割算法,在横向时间轴上合理增大采样间隔,把纵向灰度级上的运算压缩到灰度集中区。最后用集装箱船、某型军舰和机驳船3种类型的舰船红外图像进行仿真实验的结果表明,改进Otsu图像分割算法在保证分割质量不变的情况下,运算量仅为原Otsu算法的1%左右,具有较好的实时性。通过综合分析背景区域、目标区域、斑块区域和空洞区域四者之间的关系及各自的特征,设计了高效的斑块消除算法和基于数学形态学的空洞区域填充算法,并利用存在斑块和空洞区域的分割图像进行了实验和验证,仿真结果表明斑块消除和空洞区域填充算法是可行和有效的。对于目标识别,采用边缘提取和改进Hough算法实现水线检测,通过骨架提取和遗传算法实现跟踪点提取和参数估计。利用组合不变矩进行目标分类和识别。分别利用不同的舰船图像编制仿真软件进行了仿真实验和分析,证明了目标识别算法的可行性和有效性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外发展现状  8-12
    1.2.1 红外探测器的发展  8-10
    1.2.2 红外舰船目标检测技术的研究现状  10
    1.2.3 红外舰船目标识别技术的国内外发展现状  10-12
  1.3 本文主要内容  12-13
2 模拟视频采集  13-17
  2.1 视频信号的简介  13-14
  2.2 视频采集卡工作原理  14-15
  2.3 模拟图像数字化原理  15-17
3 红外图像预处理  17-37
  3.1 红外图像滤波降噪  18-19
  3.2 红外图像目标分割  19-25
    3.2.1 红外图像分割的要求  20
    3.2.2 改进的Otsu红外图像序列分割算法  20-25
  3.3 斑块消除与空洞区域填充  25-31
    3.3.1 斑块消除算法  26-29
    3.3.2 数学形态学空洞区域填充算法  29-31
  3.4 实验结果与分析  31-36
    3.4.1 红外图像分割结果分析  31-34
    3.4.2 斑块消除算法和空洞区域结果分析  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4 目标识别技术  37-63
  4.1 水线检测  37-46
    4.1.1 边缘提取技术  37-41
    4.1.2 改进Hough变换检测水线  41-46
  4.2 跟踪点提取  46-53
    4.2.1 目标骨架的定义  46-47
    4.2.2 目标骨架提取  47-51
    4.2.3 基于骨架图像的跟踪点参数提取  51-53
  4.3 目标类型识别  53-56
    4.3.1 特征选择  53-54
    4.3.2 目标的不变矩特征  54-56
  4.4 实验结果与分析  56-62
  4.5 本章小结  62-63
5 总结及展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67

基于红外成像的舰船目标识别技术研究

内容摘要

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