舰船目标自动检测与跟踪测量系统研究

作     者：桂阳 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙祥一

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：海天图像 舰船目标 图像处理 海天线检测 目标分割 角点检测 目标跟踪 

摘      要：在现代海战中,在海上运动观测平台上对运动目标的有效检测和跟踪测量,已成为各国海军关注的重大课题,有关方法的研究也成为发展海上军事技术的迫切需要,其研究成果将对增强对海面目标的探测识别能力,提高作战效能,具有十分重要的意义。使用数字成像的方式观察舰船目标并对目标进行自动检测和跟踪测量具有造价低、实时性好、隐蔽性好等优点。 本文基于数字成像技术,在海天背景图像显示处理、海天线检测、目标区域检测及目标分割、角点检测、跟踪测量及像机标定等方面进行了研究,并提出了一些新的思想和方法。本论文的主要工作包括: 1、海天背景图像显示处理方法研究。研究了海天背景图像的特点以及常用增强方法在海天背景图像上的应用,并设计实现了一种适用于不同成像环境的图像预处理系统。同时,研究实现了对图像中的目标进行稳像的方法。 2、海天线检测方法的研究。研究了Hough变换法、直线拟合法、小波变换法在海天线检测中的应用,并提出了一种基于区域方差和RANSAC的海天线检测新方法。 3、在已检测出海天线的基础上提出了三种目标区域检测方法:线灰度值法、区域方差法和边缘检测法。在已检测出目标区域的基础上研究了区域增长法、最大类间方差法等常用图像分割算法对舰船目标的分割,重点研究了基于遗传算法思想的图像分割方法,并用实例进行了分析。 4、在舰船目标分割的基础上,研究了几种常用的角点检测算子,并进行了实验对比,选用了其中的效果较好的Harris算子检测舰船目标角点特征。 5、研究了对角点的跟踪方法以及基于跟踪位置的测量方法。对常用的跟踪方法进行了研究,并提出了一种融合了卡尔曼滤波、金字塔算法并将固定模板和变模板结合使用的跟踪方法。同时,建立了舰船数据库系统,实现了像机的标定功能,对舰船各运动参数的测量给出了计算方法。