基于仿射变换模型图像跟踪系统的研究和应用

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1、摘要{IIIIIIIIrr]IIIIIPllllll{Y2067612本文从基于仿射变换模型的跟踪算法原理出发，分析了仿射变换跟踪算法的特点及其实现的步骤，提出了跟踪系统的设计方案，设计研制了一种新型的基于图像仿射变换模型的实时图像跟踪系统。系统研究了如何在高性能浮点DsP-一TMS320C6713上实现实时的仿射变换图像跟踪算法，该算法建立了包含六个参数的仿射变换模型，以其描述目标在序列图像中的变化，然后构造适当的匹配误差目标函数，并采用牛顿迭代法求解得到最优的仿射参数。本跟踪系统已经通过实践检验，能够稳定、准确及快速地跟踪

2、目标。关键词：仿射变换图像跟踪模板更新相关跟踪牛顿迭代法AbstractTheintroduceofimagetrackingbasedonthealgorithmprincipleofaffinetransformmodel，thispaperanalyzethecharacteristicandimplementstepsofaffinetransformtracking,andpresentaprojectofreal-timeaffinetrackingsystem，anddevelopanewreal-timeima

3、getrackingsystembasedonaffinetransformmodel．Thesystemresearchesonhowtoimplementareal-timeaffinetrackingsystembasedonhigh—performancefloating-pointDSP--TMS320C6713．Intherelatedalgorithm，anaffinetransformmodelcomprisingsixparametersisfirstconstructed，bywhichthetargetc

4、hangesthroughtheimagesequencearedescribed，anappropriateregistrationerrorobjectivefunctionisthenformulated．Afterthat，Newton’smethodofiterationisutilizedtosolvethefunctionforoptimalaffineparameters．Experimentshaveprovedthatthetrackerisfast,preciseandreliable．Keywords：

5、AffineTransformCorrelationTrackingImageTrackingTemplateUpdatingNewton’sMethodofIteration第一章绪论1．1研究背景和意义图像跟踪已成为精确制导中的一项重要的关键技术。在空中光电监视载荷、导弹成像导引头、靶场跟踪测量系统、侦察打击一体化导引系统以及防空火炮、火控等系统中，都要借助图像信息载体对目标实施搜索、捕获、识别、定位和跟踪。图像跟踪系统是采用图像处理和模式识别技术的智能跟踪信号处理系统，它将电视摄像系统送来的全电视视频信号进行滤波、数字化

6、等处理后，采用图像处理、模式识别等技术进行目标检测与识别，提取出目标的亮度和结构特征，测定目标中心相对于系统光轴的俯仰角和方位角偏差。然后将俯仰角和方位角偏差送到伺服及稳像系统中，形成闭环反馈，完成图像跟踪系统的空间稳像，使目标始终处于成像传感器的视场中心，从而实现对目标的实时跟踪。随着现代战争的发展，越来越需要对目标进行远距离的精确定位和跟踪。传统跟踪以毫米波雷达为传感器，具有探测距离远，不受气象环境影响等优点，但存在有源工作易暴露己方，角分辨精度较低，易受电磁干扰等缺点。由于图像跟踪充分利用了高分辨率的图像信息，在近程(几

7、公里至几十公里)具有无源工作隐蔽性好、抗电磁干扰、在海上应用中可低角度工作、无多径干扰、对小目标分辨力强、跟踪精度高、可选择攻击点和发射后不管等优点，在现代武器系统中获得了越来越多的应用，成为警戒搜索、跟踪和制导系统的重要组成部分。但是，在武器系统中的图像处理基本上都是针对连续的运动图像，不论是目标的运动，还是武器系统自身的运动，观测到的图像序列存在着目标相对背景的运动、由传感器运动造成的场景图像的整体运动、以及由于视角变化使得目标物体表现出图像形态的不稳定、目标物体的平面旋转、尺度变化、三维空间旋转、照度变化、非线性几何畸变

8、、局部或整体遮挡、部分背景图像变化等。所有这些因素都使得基于图像信号处理的目标检测、识别、跟踪处理系统的设计面临挑战，即需要努力提高算法与系统的鲁棒性。本文以某重点项目为实际应用背景，研究、减少或消除目标物体的平面旋转对跟踪的影响，从而实现对运动目标的实时跟踪。1．2国内外发