对空红外小目标跟踪系统研制.pdf

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1、硕士学位论文对空红外小目标跟踪系统研制DEVELOPMENTOFINFRAREDSMALLTARGETTRACKERSYSTEM王博雅哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文对空红外小目标跟踪系统研制硕士研究生：王博雅导师：孙震副教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：电气工程及自动化答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP391.4U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEn

2、gineeringDEVELOPMENTOFINFRAREDSMALLTARGETTRACKERSYSTEMCandidate：WANGBoyaSupervisor：AssociateProf.SunZhenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Inst

3、itution：HarbinInstituteofTechnology摘要红外小目标的检测与跟踪是地对空预警系统里的一项核心技术。在预警过程中，目标距离红外传感器越远，在红外图像中所占的像素越少，对比度越低，因此为了尽早发现敌方目标，需要对红外小目标检测以及跟踪算法进行研究。为此，本课题研制了对空红外小目标跟踪系统。首先，对红外小目标跟踪系统进行了需求分析，并且给出了红外小目标跟踪系统的技术指标。针对需求以及系统的性能指标中对硬件平台功耗以及处理速度的要求，选择了合适的硬件平台，并且设计了红外小目标跟踪系统的总体方案。研究证明本设计能解决算法与资源不匹配的问题。其次，对

4、硬件平台的系统资源进行了综合分析。给出红外小目标定义，并且对红外小目标检测以及跟踪算法进行了详细的分析，选择了合适的小目标检测算法。针对传统阈值分割对于经过预处理后的小目标图像分割效果差的问题，本文设计了适用于红外小目标分割的基于均值最大值的自适应阈值分割方法。并且在分析跟踪算法的基础上建立了合适的运动模型。确定了小目标检测以及跟踪算法后，对算法复杂度进行了分析，确保其可以在硬件平台上实现。并且针对云层遮挡导致目标丢失的问题，对算法进行了优化，设计了丢失重新捕获方法。试验结果表明，该算法能提升目标被遮挡情况下的跟踪精度。再次，在硬件平台上实现了小目标跟踪系统。首先设计了

5、基于千兆以太网口的图像传输接口，并且设计了基于共享内存的多核协同机制，合理利用了多核DSP的计算资源。并且采用编译器对整个系统进行了优化。通过测试分析，该系统能够满足技术指标中对处理速度以及跟踪精度的要求。最后，针对系统的技术指标中对系统速度以及可靠性的要求，对整个系统进行了功能测试以及性能测试。分别测试了在实验室环境下以及在外场环境下的系统功能以及系统的性能。并对测试结果进行了详细的分析，测试结果表明，本课题研制的红外小目标系统有很好的鲁棒性以及适应性，在目标别云层遮挡后能够判断目标丢失并且进行对目标进行重新捕获，并且各项功能均能实现，跟踪速度以及跟踪准确率均能满足技

6、术指标的要求。关键词：红外小目标；目标检测；目标跟踪；C6657哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThedetectionandtrackingofinfraredsmalltargetsisacoretechnologyintheground-to-airearlywarningsystem.Intheearlywarningprocess,thefartherthetargetisfromtheinfraredsensor,thefewerpixelsareoccupiedintheinfraredimageandthelowerthecontrasti

7、s.Therefore,inordertodetecttheenemytargetassoonaspossible,theinfraredsmalltargetdetectionandtrackingalgorithmneedtobestudied.Forthisreason,thisprojectdevelopedasmallinfraredtargettrackingsystembasedonDSPtodevelopasmallinfraredtargettrackingsystem.Firstly,thedemandanalysis