自动目标识别和照准技术

自动目标识别和照准技术总结Summary of automatic target recognization and sighting Technology

主要内容

1. 自动目标识别和照准技术的定义

2. 自动目标识别技术的发展历史及研究现状

3. 全站仪自动目标识别的原理和过程

4.目标识别技术的效果评估

1.自动目标识别和照准技术的定义自动识别与照准技术：

应用一定的识别装置，通过被识别目标和识别装置之间的接近活动，完成目标识别、照准与跟踪后，经过图像处理识别光斑与中心定位，自动地获取被识别目标的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。

ATR发展简史

自1958 年Barton通过AN/FPS-16 雷达对前苏联人造卫星Spuknit II 的外形特征作出准确论断，世界各国对于雷达ATR 技术的研究已有五十年历史。自动识别技术在全球范围内得到了迅猛发展，初步形成了一个包括条码技术、磁条磁卡技术、IC卡技术、光学字符识别、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、物理、机电、通信技术为一体的高新技术学科。此外，ATR 技术在军事、测绘领域、医学CT 诊断、生物特征识别、手写输入、语音鉴别等民用领域中也受到了广泛重视，并取得了长足的进步。

条码识别技术：售货员通过扫描仪扫描商品的条码，获取商品的名称、价格，输入数量，后台POS 系统即可计算出该批商品的价格，从而完成顾客的结算。

ATR 技术的分类及应用

生物识别技术:声音识别、人脸识别、指纹

识别

图像识别技术:车牌识别过程磁卡识别技术:用于制作信用卡、银行卡、地铁卡、公交卡、门票卡、电话卡；电子游戏卡、车票、机票以及各种交通收费卡等

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IC 卡识别技术：二代身份证，银行的电子钱包，电信的手机SIM 卡，公共交通的公交卡、地铁卡，收取停车费的停车卡等。

ATR 技术的应用

光学字符识别技术（OCR ）：影像扫描仪、传真机、数码相机等。

射频识别技术（RFID ）:门禁系统，食品安全溯源等

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国外目标识别领域的发展情况

美国的目标识别研究在国际上占据领先地位,形成了一些识别算法和识别系统,同时,还进行了目标识别相关领域的研究。三种主要力量：大学、研究所和公司。

例如，在20世纪70年代，Albert J.Berni提出利用目标时域的自然频率响应来进行识别；Blaricum和Mittra研究了直接从目标的时域响应提取极点及其留数的方法；Stephen A等提出一种利用beta概率函数为目标的雷达反射截面建模的方法,且进一步研究了将该方法用于复杂目标雷达反射截面建模的问题以及将该方法用于SAR目标识别。

除了美国之外，其他国家也在目标识别方面投入了较多的人力、物力。其中，苏联和俄罗斯的研究较为出色，英国、日本、法国、以色列、印度等国家也有一些研究成果。

国内目标识别领域的发展情况

ATR技术在国内起步比较晚，相应技术与外国有一定的差距，

主要研究单位有：

①国防科技大学ATR重点实验室在自动目标识别领域开展了广泛而

深入的研究，积累了丰富的经验，研究出一些较为有效的识别算法和识别系统。

②北京理工大学在在雷达目标散射信号分析，频域、极化域目标识

别方面具有较高造诣。

③哈尔滨工业大学在雷达目标检测和高距离分辨雷达目标识别方面

进行了深入地研究，取得了一些较为实用化的科研成果。

清华大学、西安电子科技大学、成都电子科技大学以及北京航空航天大学等高校和相关研究所都进行了一些研究。

常见的目标识别方法：

常见的目标识别方法有：利用回波时域的特征或者经过处理后的时域特征进行目标识别的方法；利用目标回波频域内的信息进行工作的方法；波形综合目标识别方法；极化域目标识别方法和红外目标识别方法。

2.目标识别技术的发展及研究现状目标识别的核心内容：

目标识别系统或识别算法千变万化，但是研究内容主要包括五个大的方面：目标电磁反射特性和背景特性、电磁波的传播、特征提取、识别算法和目标数据库。

为了能进行自动测量，提高测量效率，全站仪增加了自动目标识别功能，仪器在伺服马达的驱动下自动寻找照准目标，然后按照设定的测量模式进行测量。该技术主要让步进马达、CCD和计算机等传感器集成为一个协调的整体，并能自主识别和精确照准目标。具有ATR 功能的全站仪也称为测量机器人。

TCA2003/1800

全站仪发射红外光束，并利用自准直原理

和CCD 图像处理功能，无论在白天还是黑夜，都

能快速地实现目标的自动识别、照准与跟踪。

TPS1200 –自动目标识别（ATR ）

A T R 自动目标识别分为三个过程：目标搜索过程、目标照准过程和测量过程。

目标搜索

全站仪发射红外光束，根据接收

反射信号的情况来确定CCD相机的

视场内有无棱镜。

3.全站仪目标识别技术的原理及过程

马达驱动望远镜来照准棱镜的中

心并使之处于预先设定的限差之内。

目标照准

测量

当仪器在CCD相机的视场内搜索到反射目标后，首先测量CCD与视准轴的中心和棱镜中心的偏差，将偏差分解为水平和垂直分量，计算出水平方向和垂直方向的改正量，然后进行距离计算。

水平角偏差

垂直角偏差

棱镜中心十字丝棱镜框

ATR的工作原理和过程

ATR测量精度

ATR的测量精度取决于仪器本身内部精度和外部精度。

外部精度受棱镜型号和环境亮度的影响，内部精度取决于CCD相机的分辨率、测量时间、测量条件。

TCA2003全站仪的ATR测量范围是1000m（标准棱镜）。

测量范围小于200m时，测量精度为1mm；200m以后每增

150m测距误差增0.5mm。