运动目标探测与三轴跟瞄系统的半奇异回避算法

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1、Ｉ博士学位论文ＩＩ运动目标探测与三轴跟瞄系统的半奇异回避算法作者姓名曾志指导教师姓名、职称贾建援教授画申请学位类别工学博士学校代码10701学号1304110221分类号TP273密级公开西安电子科技大学博士学位论文运动目标探测与三轴跟瞄系统的半奇异回避算法作者姓名：曾志一级学科：机械工程二级学科：机械电子工程学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：贾建援教授学院：机电工程学院提交日期：2016年9月MovingObjectDetectionandSemi-singularityAvoidancefort

2、he3-axisTrackingPedestalAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinPatternRecognitionandIntelligentSystemByZhiZengSupervisor:JianyuanJiaTitle:ProfessorSeptember2016西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优

3、良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，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一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄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。一学位论文若有不实之处切法律责任。，本人承担本人签名日期：仁肖１〇白：吟西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位

4、论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在。＿年解密后适用本授权书Ｚ本人签名：：寬＿导师签名日期车丨：自日期：摘要摘要运动目标的探测与瞄准技术应用非常广泛，最典型的应用就是光电跟踪瞄准平台，这种平台是众多尖端通信和探测技术的核心部

5、件。一个高质量的光电跟踪瞄准平台首先能够从复杂的背景中准确辨识出需要跟踪和瞄准的目标；其次，平台瞄准机构具有良好的快速性、精确性和稳定性。如何能够在高度复杂的环境下完成这样的性能指标已经成为了当代光电探测与瞄准技术研究的重点和核心。作为光电探测技术中的一个重要方向，基于CCD传感器的运动目标探测技术因为能够提供诸如形状、颜色、姿态、动作、行为等丰富的维度信息，在当代智能化探测技术中起着至关重要的作用。然而由于自然环境的复杂性，这种目标探测技术面临着诸多挑战，比如场景光照扰动和多重背景的存在。这些问题制约了现有运动目标探测的效果，使得后

6、续跟踪与分析过程的难度大大增加。因此，如何构造健壮而又精准的运动目标探测手段是学术界和工程界一直以来关注的热点。在瞄准机构的设计与控制方面，两轴瞄准机构的应用十分广泛。然而这种机构却存在不可回避的奇异位型，大大制约了机构的快速性和精确性。为此，人们在两轴瞄准机构上额外添加了一个旋转装置，使其成为三轴瞄准机构。虽然这个多出来的冗余自由度使得两轴系统的奇异位型得以回避，但我们在研究发现，这种多轴机构会因为旋转限位而存在半奇异位型，并且现有的限位回避策略和奇异位型回避策略对于回避半奇异位型并不奏效。因此，如何为瞄准机构设计一套有效的在线半奇

7、异回避策略，成为了控制瞄准机构的难点。为了解决上面介绍的一系列问题，本文在运动目标探测和瞄准系统控制方面做了如下几个方面的工作：（1）研究中发现经典码本背景模型中的颜色模型仅适用于单光源扰动的情况。为了使其适用于多光源扰动的环境，本文提出一种任意方向柱状颜色模型。经典的颜色模型可以看成是本文提出模型的一种特例。实验表明，相对于经典的颜色模型，任意方向柱状颜色模型在探测率相同的情况下误探率减半。（2）针对传统直方图用于描述单个背景像素随时间的分布时，对噪声和划分过于敏感的问题，本文提出一种基于模糊直方图的背景像素建模方法，并以自适应的方

8、式设置背景分割的阈值，同时构造了一种有监督学习框架来控制直方图的更新过程。实验结果表明，该方法在探测率和噪声抑制能力方面都有优异的表现。尤其当场景中存在大量动态背景时，分割准确性方面显著高于普遍水平。（3）针对经典码本模