發(fā)布時間：2019-05-21 17:37

【摘要】：為了適應新興武器裝備的快速發(fā)展,現(xiàn)代靶場作為鑒定武器裝備有效的手段和提供關鍵試驗數(shù)據(jù)的重要場所,需加快試驗場景可視化、信息化和現(xiàn)代化建設的步伐。光學測量設備是靶場鑒定和試驗的重要組成部分,其中,光電經(jīng)緯儀(Photoelectric Theodolite,PT)是迅速捕捉、精密跟蹤與實時檢測圖像傳輸?shù)闹匾鈱W測量設備。在靶場光電經(jīng)緯儀中,主要有兩種異源成像傳感器用來拍攝地面目標或空中飛行目標,分別是可見光和紅外成像系統(tǒng)�？梢姽獬上裣到y(tǒng)能夠拍攝高分辨率的、清晰的目標信息,進行運動軌跡和姿態(tài)參數(shù)的判讀,從而給地面指揮站提供豐富、可靠的測試數(shù)據(jù)信息。但是,可見光成像系統(tǒng)易受大氣抖動,雨、雪等自然天氣因素的影響。如果運動目標被煙、云等物體遮擋時,可見光成像系統(tǒng)無法完成捕獲工作,最終目標跟丟;如果與天空顏色差異很小時,更是無法辨別目標位置。這些問題的存在導致可見光成像系統(tǒng)無法拍攝到符合靶場對運動目標精確測量要求的圖像。近些年來,紅外技術具有抗干擾強,穿透力強,探測距離遠和全天候工作等特性,遍及軍事的各個應用范疇,逐漸成為各類軍事設備研發(fā)的核心技術。紅外成像系統(tǒng)由于其自身光學系統(tǒng)的衍射特性和制作工藝等問題,導致紅外圖像的空間分辨率遠遠低于可見光圖像,當作用遠距離目標成像時,運動目標的成像占據(jù)靶面很小的像元尺寸,目標像素點主要集中在某個小范圍灰度區(qū)間,圖像的動態(tài)范圍窄,對比度低,邊緣模糊;且存在外界環(huán)境干擾和成像系統(tǒng)的不完善等問題時,致使存在噪聲干擾,目標的信噪比較低,容易被淹沒在背景中;紅外圖像是根據(jù)自身輻射特性進行成像,其視覺效果上遠不如可見光圖像更易于人眼觀察。因此,提高靶場圖像質量成為提升靶場光電經(jīng)緯儀系統(tǒng)性能的關鍵問題。本文結合在研國防軍事項目的需求,探討了針對靶場圖像特點的圖像增強算法的研究。從提高靶場紅外圖像的對比度、信噪比和視覺效果三個角度展開,在深入研究國內外圖像增強技術的研究現(xiàn)狀和進展的基礎之上,針對對比度低和邊緣模糊的問題,提出了一種新穎的統(tǒng)計方式的自適應平臺直方圖均衡化增強方法,和基于模糊集理論的對數(shù)隸屬度模糊增強方法;針對存在噪聲干擾,信噪比低的問題,從人類視覺特性的角度出發(fā),建立側抑制網(wǎng)絡增強模型,并結合自適應濾波方法,針對目標中噪聲進行平滑,添加補償度量因子,解決在去噪過程中引起圖像出現(xiàn)塊模糊的問題;為了改善圖像視覺效果,滿足人類視覺感受的需求,提出了結合模糊集理論和統(tǒng)計特性的圖像融合增強算法。該算法將多傳感器的特征綜合到一幅圖像傳輸給指揮站,作為領導決策的依據(jù)。同時設基于FPGA+DSP處理器的圖像增強系統(tǒng)硬件平臺,對移植后的增強算法進行了大量實驗驗證,實驗結果表明提出的圖像增強算法實時、有效。
[Abstract]:In order to adapt to the rapid development of the new weapon and equipment, the modern range is an important place to identify the effective means of the weapon and equipment and provide the key test data. It is necessary to speed up the visualization, information and modernization of the test scene. Optical measuring equipment is an important part of range identification and testing, in which the photoelectric theodolite (PT) is an important optical measuring device for rapid capture, precision tracking and real-time detection of image transmission. In the range-range photoelectric theodolite, two kinds of heterologous imaging sensors are used to capture the ground targets or air-to-air targets, which are visible and infrared imaging systems, respectively. The visible-light imaging system can capture high-resolution and clear target information, and perform the interpretation of the motion track and the attitude parameter, thereby providing rich and reliable test data information to the ground command station. However, visible light imaging systems are susceptible to natural weather factors such as atmospheric jitter, rain, snow, and the like. If the moving target is blocked by an object such as a cigarette, a cloud, or the like, the visible light imaging system cannot complete the capturing operation, and the final target is lost; and if the difference between the moving target and the sky is small, the target position cannot be distinguished. The presence of these problems leads to the inability of the visible-light imaging system to capture an image that is in accordance with the range-to-motion target precise measurement requirements. In recent years, the infrared technology has the characteristics of strong anti-interference, strong penetrating power, long detection distance and all-weather work, and has gradually become the core technology of the research and development of all kinds of military equipment. The infrared imaging system has the advantages that the spatial resolution of the infrared image is much lower than that of the visible light image due to the diffraction characteristics and the manufacturing process of the optical system of the infrared imaging system, the target pixel point is mainly concentrated in a small-range gray-scale interval, the dynamic range of the image is narrow, the contrast is low, and the edge is blurred; and when the problems of the external environment interference and the imperfect of the imaging system are existed, the noise interference is caused, the signal-to-noise ratio of the target is low, and the target pixel point is easily flooded in the background; The infrared image is imaged according to the self-radiation characteristic, and the visual effect of the infrared image is far less than that of the visible light image and is easier to observe by the human eye. Therefore, the improvement of the range image quality is the key problem to improve the performance of the range-range photoelectric theodolite system. In this paper, the research of image enhancement algorithm for range image features is discussed in the light of the requirements of the research and defense military project. In order to improve the contrast, signal-to-noise ratio and visual effect of the infrared image of the range, the present situation and progress of the image enhancement technology at home and abroad are studied deeply, and the problems of low contrast and edge ambiguity are discussed. The invention provides a novel statistical mode adaptive platform histogram equalization enhancement method and a log membership degree fuzzy enhancement method based on a fuzzy set theory, aiming at the problem of low signal-to-noise ratio and low signal-to-noise ratio in the presence of noise interference, in ord to improve that visual effect of the image and meet the requirement of human visual perception, An image fusion enhancement algorithm based on fuzzy set theory and statistical property is proposed. The algorithm combines the characteristics of the multi-sensor to an image to be transmitted to the command station as the basis for leadership decision-making. At the same time, the hardware platform of the image enhancement system based on the FPGA and the DSP processor is set, and a large number of experimental verification is carried out on the enhanced algorithm after the transplantation, and the experimental results show that the proposed image enhancement algorithm is real-time and effective.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2482265