运动目标在光电跟踪系统中清晰成像技术的研究

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1、运动目标在光电跟踪系统中清晰成像技术的研究ResearchonClearImagingTechnologyofMovingTargetinOptoelectronicTrackingSystem学科专业：仪器科学与技术研究生：冯华杰指导教师：郭敬滨副教授李醒飞教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘摘摘要要要光电跟踪系统使用广泛：在军事领域，用于配合雷达作为目标跟踪的主要手段；在民用领域，用于边检站、海监船、机场等搜索、跟踪和监视运动的目标，提供安防、搜救、执法和事故分析最直接的视频信息。论文首先对

2、光电跟踪系统及成像技术的发展和现状进行了简述，分析了光电跟踪系统在跟踪运动目标过程中维持目标图像清晰和面积相对稳定的实现原理。设计了基于图像的自动聚焦和变焦方案，并提出了基于梯度能量函数的改进型动态聚焦窗口构建方法。根据系统方案和算法，设计了由控制板和图像处理板组成的自动聚焦和变焦系统硬件。在控制板上采用嵌入式实时操作系统，编程实现了远程变焦、聚焦、焦距测量的功能；在图像处理板上通过Verilog语言编程，实现了对PAL模拟视频采集、解码、显示和评价图像清晰度的功能。论文的结尾，在光电跟踪系统平台上对论文设计的算

3、法及硬件进行了实验。实验表明：在多个实验场景中本文设计的改进型动态聚焦窗口构建算法都能够准确的对运动目标构建聚焦窗口，配合梯度能量函数得到目标图像清晰度的评价结果。测试了控制板和图像处理板的基本功能，效果良好。最后，设计基于图像的镜头焦距标定测试方案，对光电跟踪系统的电动变焦镜头进行标定，测量镜头的变焦曲线，实现实时测量镜头焦距的功能。关键词关键词：关键词：：：光电跟踪动态聚焦聚焦窗口构建视频解码焦距ABSTRACTOptoelectronictrackingsystemwaswidelyusedinmilita

4、ryareasasthemainmeansoftargettrackingwithradar.Incivilianareas,itwasusedtosearch,trackandmonitorthemovingtargetintheborderstations,oceansurveillanceshipandairportforsecurity,search,rescue,lawenforcementandaccidentanalysis.Firstly,thedevelopmentandcurrentsitua

5、tionofoptoelectronictrackingsystemwereintroducedandthentheimplementationmethodstokeepingclarityandstabilityoftargetimagewereanalyzed.Automaticfocusingmethodandzoomingmethodwereproposedandalsothedynamicfocuswindowestablishingmethodbasedongradientenergyfunction

6、.Secondly,thecontrolhardwareofsystemwasdesignedbasedonthedesignplanandalgorithmanalysiswithcontrolingboardandvideoprocessingboard.Real-timeoperatingsystemwasutilizedoncontrolboardtoachieveremoteautomaticfocusingandzooming.Veriloghardwaredescriptionlanguagewas

7、usedonvideoprocessingboardtoacquirevideodata,decodevideo,displaying,andevaluatetheclarity.Finally,thedesignedhardwareandalgorithmwereverified.Experimentalresultsshowthatthealgorithmofdynamicfocusingwindowiseffective.Thealgorithmcanbuildfocuswindowandacquirecl

8、arityevaluationresultsuccessfullywiththehelpofgradientenergyfunction.Thefunctionofcontrolboardandvideoprocessingboardwastestedaswell.Finally,thispaperdesignedthelensfocallengthcalibration