【摘要】：光電跟蹤系統(tǒng)以可見光相機(jī)或熱像儀為傳感器,探測(cè)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并進(jìn)行跟蹤監(jiān)視。由于其以光波被動(dòng)的方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),不發(fā)射電磁波,所以抗干擾能力強(qiáng),在軍事和國防安全領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)需求的多樣化和光電技術(shù)的發(fā)展,基于智能圖像跟蹤算法的光電跟蹤系統(tǒng)如今已經(jīng)應(yīng)用在民用領(lǐng)域、天文觀測(cè)、航空攝影、靶場(chǎng)測(cè)試和激光通訊等領(lǐng)域。光電跟蹤系統(tǒng)目標(biāo)跟蹤策略決定著系統(tǒng)跟蹤性能的好壞,尤其是圖像跟蹤算法需要具備實(shí)時(shí)性好、抗遮擋性能優(yōu)越的特點(diǎn)。而傳統(tǒng)的光電目標(biāo)跟蹤策略難以滿足抗遮擋性要求。本文提出了一種滿足系統(tǒng)抗遮擋性要求的目標(biāo)跟蹤策略。首先針對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu),分析了光電跟蹤原理,通過建立二軸戶外指向器跟蹤坐標(biāo)系,及分析電視測(cè)量原理,并結(jié)合鏡頭視場(chǎng)角、焦距,將像素平面脫靶量轉(zhuǎn)化為空間角度脫靶量。其次,為了滿足系統(tǒng)的抗遮擋性及實(shí)時(shí)性需求,提出了改進(jìn)檢測(cè)器和模型更新策略的TLD跟蹤算法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文主要內(nèi)容如下:1.分析了光電跟蹤原理,并實(shí)現(xiàn)了圖像閉環(huán)PID算法、陀螺穩(wěn)定PID算法。2.調(diào)試了光電跟蹤伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),匹配了模擬驅(qū)動(dòng)器與直流力矩電機(jī)參數(shù)。3.建立了二軸戶外指向器的跟蹤測(cè)量坐標(biāo)系,通過分析電視測(cè)量原理,結(jié)合鏡頭視場(chǎng)角、焦距將圖像像素脫靶量轉(zhuǎn)化為空間角度脫靶量。4.為滿足光電跟蹤系統(tǒng)對(duì)跟蹤算法的實(shí)時(shí)性和抗遮擋性需求,結(jié)合應(yīng)用背景,通過實(shí)驗(yàn)分析TLD跟蹤算法的時(shí)間復(fù)雜度及最優(yōu)參數(shù),提出了基于Otsu閾值的動(dòng)態(tài)差分圖像閾值分割算法,并對(duì)TLD檢測(cè)器和目標(biāo)模型更新策略進(jìn)行了改進(jìn)。5.對(duì)改進(jìn)TLD跟蹤算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以民航飛機(jī)飛行視頻序列作為數(shù)據(jù)集,對(duì)TLD算法與改進(jìn)TLD算法進(jìn)行了實(shí)時(shí)性數(shù)值對(duì)比實(shí)驗(yàn),并使用Recall等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)TLD算法、改進(jìn)TLD算法以及經(jīng)典Mean-Shift算法進(jìn)行了算法性能評(píng)價(jià)及分析。
[Abstract]:The photoelectric tracking system uses visible light camera or thermal imager as the sensor to detect the moving objects in the environment and track and monitor them. It has been widely used in the field of military and national defense security due to its passive detection of targets and non-emission of electromagnetic waves, so it has strong anti-jamming ability and has been widely used in the field of military and national defense security. With the diversification of social demand and the development of photoelectric technology, the photoelectric tracking system based on intelligent image tracking algorithm has been applied in civil field, astronomical observation, aerial photography, range test and laser communication and so on. The target tracking strategy of the photoelectric tracking system determines the performance of the tracking system, especially the image tracking algorithm needs to have the characteristics of good real-time performance and good anti-occlusion performance. However, the traditional photoelectric target tracking strategy is difficult to meet the requirements of anti-masking. In this paper, a target tracking strategy is proposed to meet the requirements of system anti-masking. Firstly, according to the existing structure of the system, the principle of photoelectric tracking is analyzed. The tracking coordinate system of the biaxial outdoor director is established, and the principle of television measurement is analyzed, and the lens field angle and focal length are combined with each other. The pixel plane miss distance is transformed into the spatial angle miss distance. Secondly, in order to meet the requirements of anti-masking and real-time performance of the system, an improved TLD tracking algorithm with improved detector and model update strategy is proposed and verified by experiments. The main contents of this paper are as follows: 1. The principle of photoelectric tracking is analyzed, and the image closed loop PID algorithm and gyro stabilized PID algorithm are realized. 2. The photoelectric tracking servo drive system has been debugged to match the parameters of analog driver and DC torque motor. 3. The tracking and measuring coordinate system of biaxial outdoor director is established. By analyzing the principle of television measurement, combining the lens field of view angle and focal length, the image pixel miss distance is transformed into the spatial angle miss distance. 4. In order to meet the real-time and anti-blocking requirements of the photoelectric tracking system, combined with the application background, the time complexity and the optimal parameters of the TLD tracking algorithm are analyzed by experiments. A threshold segmentation algorithm for dynamic differential image based on Otsu threshold is proposed, and the TLD detector and target model updating strategy are improved. 5. The improved TLD tracking algorithm is verified by experiments. Taking the flight video sequence of civil aviation aircraft as data set, the real-time numerical comparison experiment between TLD algorithm and improved TLD algorithm is carried out, and the TLD algorithm is evaluated by using Recall and other evaluation indexes. The performance of the improved TLD algorithm and the classical Mean-Shift algorithm is evaluated and analyzed.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2464943