学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于图像技术的运动目标位置解算研究

作　者: 张翼
导　师: 孙永荣
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 图像技术改进随机霍夫变换最小二乘拟合 GVF Snake模型几何约束卡尔曼预测小孔成像
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在现代军事竞争中，空中加油技术是衡量现代空战能力的重要标志，也是一个国家国防实力的象征。目前，我国采用软式空中加油方式，需要指引员与飞行员相互配合，才能完成对接过程，操作复杂，危险性高。为此，亟需研发一套空中加油辅助指引系统。论文围绕如何应用图像技术，对运动锥套的检测、跟踪与位置解算展开研究。首先，研究了加油图像的预处理方法。将图像由RGB彩色模型转为HSV彩色模型，并在V通道上进行了阈值分割、闭运算处理和高斯滤波等方法研究，为便于为目标检测提供图像特征，提出了结合距离信息的图像分段预处理方案。其次，研究了运动目标检测方法。根据锥套在不同距离形变量的差别，提出了分段检测方法。在远距离下，对基于改进随机霍夫变换和最小二乘拟合的目标二次检测展开研究；在近距离下，提出了基于GVF Snake模型的外轮廓提取和基于几何约束的内轮廓提取两种方案，解决锥套形变量大时的检测问题，取得了较好的效果。再次，研究了基于卡尔曼预测的运动目标跟踪方法。从对视频图像序列的分析入手，建立锥套的卡尔曼模型，讨论模型参数的初始化设置，引入目标遮挡系数实现参数的自动调整，并结合目标检测方法提出了近距和远距两种模式的目标检测与跟踪方案。最后，对运动目标的空间位置解算展开研究。采用小孔成像模型，具体推导运动目标位置解算的数学公式，并建立了视频运动目标实时图像采集实验系统，为验证研究方法提供了实验平台。在室外不同背景、不同光照下，模拟空中加油对接过程进行实验测试。实验结果表明，论文研究的方法在跟踪效果和测距精度基本达到要求，并具备实时处理能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题研究背景和意义  13-14
  1.2 基于图像处理的空中加油技术发展状况  14-20
    1.2.1 空中加油技术的发展  14-15
    1.2.2 图像技术应用于空中加油的国内外现状  15-16
    1.2.3 图像处理技术的发展概况  16-18
    1.2.4 基于图像的目标检测与跟踪技术发展概述  18-20
  1.3 本文主要研究内容和论文结构编排  20-22
第二章图像的预处理研究  22-29
  2.1 引言  22
  2.2 RGB 与 HSV 彩色模型分析与转换  22-24
    2.2.1 RGB 彩色模型  22-23
    2.2.2 HSV 彩色模型  23
    2.2.3 RGB 与 HSV 的转换  23-24
  2.3 图像亮度通道的预处理研究  24-28
    2.3.1 图像阈值分割研究  24-25
    2.3.2 基于闭运算的场景滤波研究  25-26
    2.3.3 递归高斯滤波实现图像快速平滑  26-28
    2.3.4 结合距离信息的图像分段预处理方案研究  28
  2.4 本章小结  28-29
第三章运动目标检测技术研究  29-47
  3.1 引言  29
  3.2 改进随机霍夫变换的目标快速预检测研究  29-36
    3.2.1 霍夫变换的原理分析  29-30
    3.2.2 随机霍夫变换的圆检测  30-31
    3.2.3 改进随机霍夫变换实现目标预检测  31-36
  3.3 基于最小二乘拟合的目标二次检测算法研究  36-40
    3.3.1 最小二乘法拟合圆形的推导  36-39
    3.3.2 利用中心八向搜索法的目标二次检测  39-40
  3.4 形变目标轮廓提取检测方法研究  40-45
    3.4.1 结合 GVF Snake 模型的目标外轮廓提取  40-42
    3.4.2 基于几何约束的目标内轮廓提取  42-45
  3.5 本章小结  45-47
第四章基于卡尔曼滤波的运动目标跟踪方法研究  47-60
  4.1 引言  47
  4.2 视频图像序列的特性分析  47-48
  4.3 卡尔曼滤波跟踪  48-54
    4.3.1 卡尔曼滤波的原理  48-49
    4.3.2 运动目标的卡尔曼模型  49-51
    4.3.3 基于卡尔曼滤波实现运动目标跟踪  51-54
  4.4 运动目标检测与跟踪方案设计  54-59
    4.4.1 近距模式与远距模式设计  54-57
    4.4.2 模式切换策略设计  57-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章运动目标的空间位置解算研究  60-73
  5.1 引言  60
  5.2 运动目标的实时图像采集  60-64
    5.2.1 实时图像采集系统的硬件结构  60-62
    5.2.2 实时图像采集系统的软件平台  62-64
  5.3 运动目标位置解算研究  64-67
    5.3.1 基于 OpenCV 的摄像机标定  64-65
    5.3.2 目标相对摄像机光轴中心的空间方位  65-67
    5.3.3 基于像元法的单目测距  67
  5.4 实验结果分析  67-72
    5.4.1 实验环境与设备  67-68
    5.4.2 测试内容与结果分析  68-72
  5.5 本章小结  72-73
第六章总结与展望  73-76
  6.1 全文主要工作总结  73-74
  6.2 目前存在的问题及后续工作展望  74-76
参考文献  76-82
致谢  82-83
在学期间的研究成果及发表的学术论文  83

基于图像技术的运动目标位置解算研究

内容摘要

全文目录

相似论文