电视跟踪系统仿真技术分析与实现

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1、北京工业大学工程硕士学位论文1．2电视跟踪系统概述1．2．1电视跟踪系统引言电视跟踪全称为“电视图像跟踪"，是--FJ新兴的技术领域，它把图像处理、自动控制、信息科学有机的结合起来，形成了一种能从图像信号中实施自动识别目标，提取目标位置信息，自动跟踪目标运动的技术。电视跟踪的实用性很强，它的发展是和现代高速计算机的发展紧密相连的。电视跟踪系统是具有一定智能的图像跟踪装置，它能在比较复杂的背景下按照标准电视制式，逐场提取与分离视场内的运动目标，提取目标亮度与结构特征，测定目标中心相对转台视轴的方位与俯仰角误差，该跟踪角误差信息经变换后传送到转台的伺服系统，驱动转台运动以保证被跟踪目标始终处于成像

2、传感器的视场中心，实现对指定目标的实时自动跟踪u1。电视跟踪系统的跟踪精度很容易达到角秒量级。装有电视摄像机的电视制导导弹——电视寻的制导导弹能够击中目标上指定的部位，可以说是“要打眼睛不会碰着鼻子"。电视跟踪系统工作时不向外辐射无线电波，不会被敌方的电子侦察设备发现。它也不会受到敌方的电子干扰装置释放的干扰所影响。由于从电视监视器上能直接看到目标图像，因而能可靠的辨识目标、识别敌我。这就是说，隐蔽性、直观性、抗电子干扰性是电视跟踪系统的突出优点。电视跟踪系统用电视摄像机作信号传感器，通常的可见光电视不能在夜间工作，不能看到烟雾遮蔽的目标。但是，现代的一些系统中安装了热像仪(热成像装置)，它可

3、以在夜间工作对烟雾尚有一定的透过能力，大大扩展了电视跟踪系统的作用时域。因为电视跟踪系统的这些优点，在军事、天文观测、港El、机场管理，远距离测量等领域电视跟踪系统都大有作为。电视跟踪系统的组成如图1-1。图1．1电视跟踪系统组成．2．第2章电视跟踪系统的计算机仿真理器，电是信息处理器能从全电视信号中识别、提取出目标图像信号并解算出目标位置数据送到控制器。控制器输出控制信号加到跟踪转台的控制电机上，使跟踪转台带着摄像机自动跟踪目标运动。电视跟踪系统的核心部件是电视信息处理器，这是它与其他系统相区别的关键所在。除此之外，还有跟踪转台，闭环控制系统等。依电视信息处理器工作原理上的不同，可把电视跟踪

4、系统分为两大类：对比度跟踪系统和图像相关跟踪系统。对比度跟踪系统利用目标与背景景物在对比度上的差别来识别和提取目标信号，实现对目标的自动跟踪。依跟踪参考点的不同，又分为：边缘跟踪、形心跟踪、矩心跟踪、峰值跟踪等。图像相关跟踪系统是把一个预先存储的目标图像样板作为识别和测定位置的依据，用目标样板与电视图像的各个子区域图像进行比较，找出和目标样板最相似的一个子图像位置就认为是当前目标的位置，也叫“图像匹配”。1．2．2电视跟踪系统研究的现状与发展趋势六十年代初，电视跟踪系统开始研制，随着现代微电子技术与计算机技术的发展，以图像处理和识别为前提的成像跟踪技术获得迅速的发展。在高速导弹制导、火炮控制、

5、舰载武器系统、靶场测量、星体跟踪以及工业自动化等诸多领域出现了各式各样的电视跟踪装置，并且得到广泛应用。以前研制的电视跟踪系统只有单一工作模式，即简单的相关或质心跟踪，完全用硬件实现，并且只能用于简单背景下单一目标的识别和跟踪。现代电视跟踪系统是以微处理机为基础，采用计算机图像处理与模式识别技术，利用程序控制实现多种功能，且能处理复杂背景下多目标的识别和跟踪，具有很大的灵活性，适用于多种环境条件乜1。现在各国发展电视跟踪系统以智能跟踪器为主。智能跟踪器是利用微处理机和人工智能技术，模拟人的分析、推理、判断、决策的逻辑功能，可以有效地提高跟踪器的自适应能力。主要特点是：l、具有多目标处理能力，可

6、对整个视场内的目标进行探测、分类、识别和跟踪。2、具有很强的抗干扰能力，采用多模跟踪，可自适应的修改门限和进行最佳加权处理，使跟踪器能工作在复杂背景和低信噪比的情况。3、具有前景预测能力，能预测目标前进方向上的障碍物或景象突变，一旦有障碍物出现，它将采用诸如“滑行干扰补偿一记忆外推继续保持对目标的跟踪。北京工业大学工程硕士学位论文4、具有瞄准点选择能力。可根据目标的特征选择其要害部实施攻击。这种跟踪系统由于自适应能力强，在跟踪过程中，可以不需要人的参与。当前，电视跟踪领域研究主要集中在以下几个方面：1、微处理器、CCD、红外和光纤通信在电视跟踪系统中的应用研究。采用这些技术主要用于目标图像识别

7、，执行跟踪算法和控制算法，预测所跟踪目标的速度及位置，解决短时遮挡等问题。2、智能跟踪器是电视和红外成像跟踪的主要发展方向。关键技术包括智能搜索、多目标跟踪和高速图像处理技术等。3、跟踪算法研究。跟踪算法是成像跟踪的关键技术之一。从算法分类上有波门视频跟踪算法和相关跟踪算法。前者又可分为形心跟踪算法、边缘跟踪算法、双边缘跟踪算法和区域平衡法等。近期又提出了新的多模跟踪算法，它将形心、边缘检测、相关