红外运动目标图像的识别与跟踪技术研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中 图 法分 类 号 ： ３ １ １ ＴＰ ９ ．４ Ｉ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ６ ０ ６ ） １ ． ９ ３ ｊｉ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ ０ ． ４ Ｏｌ ｓ
０ 引
言
标局部能量 的分 割算 法 和 Ｋａ ｎ跟 踪算 法 ， ｌ ｍａ 并通
做 相关 处理 ， 经过 多帧 的积 累 ， 目标 的轨迹 被估 在
计 出来 后 ， 测结 果与 目标轨 迹 同时宣 布Ｌ ． 系 检 ３本 ］ 统 为实 时旋 转 的扫描 系统 ， 后 帧 的方 位不 同， 前 相 关 帧 只能是 间隔 一 秒钟 的帧 ， 于先 跟 踪 后检 测 对
预处 理算法 的计 算量 限制 因素较 多或 对算法 的计 算 精度 要求 不高 的场 合 ， 间 域滤 波 方 法是 最 为 空
过对运 动 目标 方 位 的确 定 ， Ｖ ｓａ Ｃ＋ ＋平 台 在 ｉ ｌ ｕ
上， 模拟显示 出 目标运动轨 迹． 流程 图见 图 １ ．
红外 图像 运动 目标识 别技术 的难 点在 低信 噪
比 目标检测 、 警 率最 小 化 处 理 和 高速 实 时 性操 虚 作 ３项指 标上 ． 外 图像 中 的小 目标 物 体 通 常 有 红
图 １ 系 统 算 法 流 程 图
先 跟踪后 检测 算 法 在 每一 帧 并 不 宣 布检 测 结 果 ，
不设 检 测 门限 ， 是将每 一 帧的信 息数 字化 ， 而 并存
储 起来 ， 然后 在 帧 与帧 之 间 对假 设 路 径 包 含 的点
１ 红 外 图像 预处 理
对 于不 同 的红 外 图像 ， 据 不 同 的 背景 通 常 根 选 取不 同的图像 预 处 理算 法 ． 在一 些 对 红 外 图像
算 法 ， 间延 迟性 比较 大 ， 时 因此本 文选择 先 检测后
跟踪算 法．
恰 当地 选择 ； 比： ， 率域 图像预 处理方 法具 相 艺下 频
备更 为精 细的频 率 解 析 能力 ， 以其 在 背 景较 为 所
本 文在红外 图像 预处理的基础上 ， 用基 于 目 采
收稿 日期 ：０ １０ —６ ２ １－８０
大类 口 ． 检测 后 跟踪 算 法 先 对 图像 进 行 滤 波 预 ］先 处 理 ， 单帧 图像 实现 目标增 强和 背景抑 制 ， 对 提高
图像 的信 噪 比 ， 然后 进行 目标 检测 ， 实现 目标 点 的
分 割 ， 通过 特wenku.baidu.com征 检测 短 发 ， 到真 正 的 目标 ． 再 找 而
复杂 的场合 下通 常能 表现 出更 为有效 的信 噪 比提
杨泽刚（９５ ： ， 程师， １ ６一） 男 工 主要 研 究 领 域 为 雷 达 工 程 、 图像 处理
第 ６ 期
杨泽刚 ， ： 等 红外 运 动 目标 图像 的识 别 与跟 踪 技 术 研 究
些 目标点 与噪声 点 的不 同 ， 过 一个 判 别 实 现 目 通 标点 与 噪声点 的进一 步分 离． 根据 本 系统 小 目标 的实 际情 况 ， 取 的 特 征 选 包括 目标 物体外 接矩 形 ， 目标 的中心 点 ， ｔ 的长 Ｅ标
且本 系统通 过把 卡尔曼 滤波 跟踪算 法与 下面 目标 方位 确定算 法 的结 合 ， 目标跟 踪 的 精 确度 大 大 对
提高 ． 通过 实验得 出以下结 果 ， 见表 １ ．
表 １ 各 跟踪 算 法对 目标 识 别 结 果
宽比， 目标 的面积等 ， 中最主要 的 两个参数 是 目 其
标 的外接 矩形 和归 一 化转 动 惯 量 （ ＮＭＩ． 后 通 ）然
过一 个判 别准则 ， 过 目标 对 象 的特 征 向量 比较 通
进行 判别 ． 规则 如下 ： 若候 选 目标 点在 前后两 帧 图 像 的 同一 位置 的某 个 领 域 中仍然 出现 ， 目标 物 且 体 的特征 向量 不变 ， 则判 断该 点为 目标点 ， 给予 保
区域 性特 性 （ 部 件 特性 ） 提 取 这 些特 性 与 目标 或 ，
物体 的特 征 区域 相关 联 ， 能 很 好 的表 现 Ｅ标 物 将 ｌ 体 的特殊 红外 辐射 特征 ＿ ． １ ］
目前 常见 的红 外 目标检测 算法 分为 先检测 后
跟踪 （ Ｂ 算 法 和 先 跟 踪 后 检 测 （ Ｂ 算 法 两 Ｄ Ｔ） Ｔ Ｄ）
第 ３ 卷 第 ６期 ５ ２１年 １ ０１ ２月
武汉理 工大 学学 报 （ 通科 学与工 程版 ） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ Ｗ
（ ｒｎｐ ｒａｉ ｃ ｎｅ＆ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｔ ａｓ ｏｔｔ ｎＳ ｉ ｃ ｏ ｅ ｎｉ ｒ ） ｅ ｎ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ １ Ｃ Ｏ１
红外运动 目标 图像 的识别与跟踪技术研究
杨 泽 刚Ｄ 阮 军 张 珊 珊。
武汉 ４０７） ３ ００ （ 军潜 艇学 院雷 达教 研 室 ” 青 岛 ２ ６ ４ ） （ 汉 理 工 大 学 信 息 工 程 学 院 海 ６ ０ ２ 武
摘 要 ： 中实 现 了基 于 红 外 扫 描 图像 的运 动 物 体 自动 识 别 跟 踪 系 统 ． 择 了 Ｂ ｔ ｒ ｏｔ 波 和 中 文 选 ｕｔ ｗ ｒ ｅ ｈ滤 值 滤 波 结 合 的方 法 对 图 像 进 行 预 处 理 ， 于多 帧 图像 的局 部 能 量 的 分 割 算 法 来 实 现 图 像 背 景 的 分 基 割， 并采 用 卡 尔曼 跟踪 算 法 和 目标 方 位 确 定 算 法 相 结 合 完 成 对 红 外 小 目标 的 跟 踪 ． Ｖ 在 Ｃ＋ ＋ 中 使 用 ＧＤ 来 建 立 雷 达 扫 描 式 的 极 坐 标 系 ， 目标 运动 轨迹 在 坐 标 系 中显 示 出模 拟 轨 迹 ． Ｉ 将 关键词 ： 红外 图像 ； 动 目标 ；图像 分 割 ；目标 跟 踪 运
０ 引
言
标局部能量 的分 割算 法 和 Ｋａ ｎ跟 踪算 法 ， ｌ ｍａ 并通
做 相关 处理 ， 经过 多帧 的积 累 ， 目标 的轨迹 被估 在
计 出来 后 ， 测结 果与 目标轨 迹 同时宣 布Ｌ ． 系 检 ３本 ］ 统 为实 时旋 转 的扫描 系统 ， 后 帧 的方 位不 同， 前 相 关 帧 只能是 间隔 一 秒钟 的帧 ， 于先 跟 踪 后检 测 对
预处 理算法 的计 算量 限制 因素较 多或 对算法 的计 算 精度 要求 不高 的场 合 ， 间 域滤 波 方 法是 最 为 空
过对运 动 目标 方 位 的确 定 ， Ｖ ｓａ Ｃ＋ ＋平 台 在 ｉ ｌ ｕ
上， 模拟显示 出 目标运动轨 迹． 流程 图见 图 １ ．
红外 图像 运动 目标识 别技术 的难 点在 低信 噪
比 目标检测 、 警 率最 小 化 处 理 和 高速 实 时 性操 虚 作 ３项指 标上 ． 外 图像 中 的小 目标 物 体 通 常 有 红
图 １ 系 统 算 法 流 程 图
先 跟踪后 检测 算 法 在 每一 帧 并 不 宣 布检 测 结 果 ，
不设 检 测 门限 ， 是将每 一 帧的信 息数 字化 ， 而 并存
储 起来 ， 然后 在 帧 与帧 之 间 对假 设 路 径 包 含 的点
１ 红 外 图像 预处 理
对 于不 同 的红 外 图像 ， 据 不 同 的 背景 通 常 根 选 取不 同的图像 预 处 理算 法 ． 在一 些 对 红 外 图像
算 法 ， 间延 迟性 比较 大 ， 时 因此本 文选择 先 检测后
跟踪算 法．
恰 当地 选择 ； 比： ， 率域 图像预 处理方 法具 相 艺下 频
备更 为精 细的频 率 解 析 能力 ， 以其 在 背 景较 为 所
本 文在红外 图像 预处理的基础上 ， 用基 于 目 采
收稿 日期 ：０ １０ —６ ２ １－８０
大类 口 ． 检测 后 跟踪 算 法 先 对 图像 进 行 滤 波 预 ］先 处 理 ， 单帧 图像 实现 目标增 强和 背景抑 制 ， 对 提高
图像 的信 噪 比 ， 然后 进行 目标 检测 ， 实现 目标 点 的
分 割 ， 通过 特wenku.baidu.com征 检测 短 发 ， 到真 正 的 目标 ． 再 找 而
复杂 的场合 下通 常能 表现 出更 为有效 的信 噪 比提
杨泽刚（９５ ： ， 程师， １ ６一） 男 工 主要 研 究 领 域 为 雷 达 工 程 、 图像 处理
第 ６ 期
杨泽刚 ， ： 等 红外 运 动 目标 图像 的识 别 与跟 踪 技 术 研 究
些 目标点 与噪声 点 的不 同 ， 过 一个 判 别 实 现 目 通 标点 与 噪声点 的进一 步分 离． 根据 本 系统 小 目标 的实 际情 况 ， 取 的 特 征 选 包括 目标 物体外 接矩 形 ， 目标 的中心 点 ， ｔ 的长 Ｅ标
且本 系统通 过把 卡尔曼 滤波 跟踪算 法与 下面 目标 方位 确定算 法 的结 合 ， 目标跟 踪 的 精 确度 大 大 对
提高 ． 通过 实验得 出以下结 果 ， 见表 １ ．
表 １ 各 跟踪 算 法对 目标 识 别 结 果
宽比， 目标 的面积等 ， 中最主要 的 两个参数 是 目 其
标 的外接 矩形 和归 一 化转 动 惯 量 （ ＮＭＩ． 后 通 ）然
过一 个判 别准则 ， 过 目标 对 象 的特 征 向量 比较 通
进行 判别 ． 规则 如下 ： 若候 选 目标 点在 前后两 帧 图 像 的 同一 位置 的某 个 领 域 中仍然 出现 ， 目标 物 且 体 的特征 向量 不变 ， 则判 断该 点为 目标点 ， 给予 保
区域 性特 性 （ 部 件 特性 ） 提 取 这 些特 性 与 目标 或 ，
物体 的特 征 区域 相关 联 ， 能 很 好 的表 现 Ｅ标 物 将 ｌ 体 的特殊 红外 辐射 特征 ＿ ． １ ］
目前 常见 的红 外 目标检测 算法 分为 先检测 后
跟踪 （ Ｂ 算 法 和 先 跟 踪 后 检 测 （ Ｂ 算 法 两 Ｄ Ｔ） Ｔ Ｄ）
第 ３ 卷 第 ６期 ５ ２１年 １ ０１ ２月
武汉理 工大 学学 报 （ 通科 学与工 程版 ） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ Ｗ
（ ｒｎｐ ｒａｉ ｃ ｎｅ＆ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｔ ａｓ ｏｔｔ ｎＳ ｉ ｃ ｏ ｅ ｎｉ ｒ ） ｅ ｎ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ １ Ｃ Ｏ１
红外运动 目标 图像 的识别与跟踪技术研究
杨 泽 刚Ｄ 阮 军 张 珊 珊。
武汉 ４０７） ３ ００ （ 军潜 艇学 院雷 达教 研 室 ” 青 岛 ２ ６ ４ ） （ 汉 理 工 大 学 信 息 工 程 学 院 海 ６ ０ ２ 武
摘 要 ： 中实 现 了基 于 红 外 扫 描 图像 的运 动 物 体 自动 识 别 跟 踪 系 统 ． 择 了 Ｂ ｔ ｒ ｏｔ 波 和 中 文 选 ｕｔ ｗ ｒ ｅ ｈ滤 值 滤 波 结 合 的方 法 对 图 像 进 行 预 处 理 ， 于多 帧 图像 的局 部 能 量 的 分 割 算 法 来 实 现 图 像 背 景 的 分 基 割， 并采 用 卡 尔曼 跟踪 算 法 和 目标 方 位 确 定 算 法 相 结 合 完 成 对 红 外 小 目标 的 跟 踪 ． Ｖ 在 Ｃ＋ ＋ 中 使 用 ＧＤ 来 建 立 雷 达 扫 描 式 的 极 坐 标 系 ， 目标 运动 轨迹 在 坐 标 系 中显 示 出模 拟 轨 迹 ． Ｉ 将 关键词 ： 红外 图像 ； 动 目标 ；图像 分 割 ；目标 跟 踪 运