基于红外图像的运动船舶检测技术研究

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1、基于红外图像的（申请工学硕士学位论文）运动船舶检测技术基于红外图像的运动船舶检测技术研究研究刘程培养单位：自动化学院武汉学科专业：控制科学与工程理工研究生：刘程大学指导老师：苏义鑫教授2014年5月万方数据分类号密级公开UDC学校代码10497学位论文题目基于红外图像的运动船舶检测技术研究英文ResearchonDetectionTechnologyofMovingShipBasedon题目InfraredImage研究生姓名刘程姓名苏义鑫职称教授学位博士指导教师单位名称自动化学院邮编430070申请学位级别硕士学科

2、专业名称控制科学与工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月22日学位授予单位武汉理工大学学位授予日期2014年6月答辩委员会主席徐华中评阅人徐华中刘清2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生（签名

3、）：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（

4、签名）：日期：万方数据摘要随着现代科学技术特别是计算机和数字图像处理技术的快速发展，红外热成像技术已成为一项有着广阔前途的高新技术。红外检测系统不仅能够透过烟、尘、雾等障碍来探测目标，实现昼夜连续被动检测，而且可以观察目标细节，进一步识别、精确定位及跟踪目标。因此，红外检测系统在船舶避碰、航行安全和船舶交通管理中发挥着重要作用。本文主要研究基于红外图像的运动船舶检测问题。在红外图像预处理部分，选用传统的图像预处理算法对图像进行滤波，具体方法包括：灰度变换、直方图均衡化、平滑滤波和频率域滤波。对比各种算法的实验结果，分

5、析得出它们的优缺点。对数拉伸提高了图像亮度，但是降低了对比度，并丢失了一部分目标细节；指数拉伸增强了对比度，但是丢失了大量的船舶目标细节；平滑滤波和巴特沃斯都具有很好的噪声滤除能力，但同时也使图像变的不清晰；同态滤波降低了曝光度，图像变的更清晰，突出了船舶的细节。因此，本文选择同态滤波器对目标船舶图像进行滤波预处理。在运动船舶检测部分，首先采用背景差分法、帧间差分法和光流场法对图像进行运动检测，分析各种算法仿真结果的优点和不足。在此基础上，讨论了一种改进的光流场运动检测算法，改进的算法具有更高的检测精度。在红外图像分

6、割部分，首先研究了传统的分割算法，包括：边缘分割法、和阈值分割法，对比这些算法处理后的仿真图，重点分析了基于阈值分割的Otsu分割算法，在此基础上提出了一种改进的Otsu分割算法，并将改进的算法分割结果与传统的Otsu算法进行比较。对比表明，改进型的Otsu分割算法处理结果几乎没有虚假边缘，有更好的分割效果。在运动船舶跟踪部分，重点探讨了基于Mehra自适应卡尔曼滤波器的运动船舶跟踪算法，分析仿真数据和图表，Mehra自适应卡尔曼滤波算法具有高精准度和低误差的特点。关键词：红外图像，运动检测，图像分割，改进的Otsu

7、算法I万方数据AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,especiallycomputertechnologyanddigitalimageprocessingtechnique,infraredthermalimagingtechnologyhasabroadandhigh-techfuture.Infrareddetectsystemcandetecttargetsthroughobstaclessuchassmoke,dust,fog,etc.

8、anddetectinapassivewaydayandnight.Also,itcanobservethedetailsoftargettofurtherrecognize,locateandtracktargetaccurately.So,infrareddetectsystemplayanimportantroleinshipcollis