光电跟踪系统中的运动目标跟踪方法的研究

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1、⑩爻摩次ｆＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－臟代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５仪器仪表工程领域：作者姓名：王建刚￥■飞＆授指导教师：￣－？天津大学研究生院２０１５年１２月光电跟踪系统中的运动目标跟踪方法的研究ResearchonMovingObjectTrackinginOptoelectronicTrackingSystem领域：仪器仪表工程作者姓名：王建刚指导教师：李醒飞教授企业导师：天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月独创性声明－本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的，

2、除了文中特别加以标注和致谢之处外研究成果，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志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。：学位论文作者签名：玉签字日期年Ｕ月丨日；丫学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密

3、后适用本授权说明）学位论文作者签名：ｉ导师签名丨签字日期：年？日签字日期：２小年丨上月）日Ｉ；月ｆ１摘要光电跟踪系统以可见光相机或热像仪为传感器，探测环境中的运动目标并进行跟踪监视。由于其以光波被动的方式对目标进行探测，不发射电磁波，所以抗干扰能力强，在军事和国防安全领域已经得到了广泛的应用。随着社会需求的多样化和光电技术的发展，基于智能图像跟踪算法的光电跟踪系统如今已经应用在民用领域、天文观测、航空摄影、靶场测试和激光通讯等领域。光电跟踪系统目标跟踪策略决定着系统跟踪性能的好坏，尤其是图像跟踪算法需要具备实时性好、抗遮挡性能优越的特点。而传统的光电目标跟踪策略难以满足抗遮挡

4、性要求。本文提出了一种满足系统抗遮挡性要求的目标跟踪策略。首先针对系统现有结构，分析了光电跟踪原理，通过建立二轴户外指向器跟踪坐标系，及分析电视测量原理，并结合镜头视场角、焦距，将像素平面脱靶量转化为空间角度脱靶量。其次，为了满足系统的抗遮挡性及实时性需求，提出了改进检测器和模型更新策略的TLD跟踪算法，并进行了实验验证。论文主要内容如下：1.分析了光电跟踪原理，并实现了图像闭环PID算法、陀螺稳定PID算法。2.调试了光电跟踪伺服驱动系统，匹配了模拟驱动器与直流力矩电机参数。3.建立了二轴户外指向器的跟踪测量坐标系，通过分析电视测量原理，结合镜头视场角、焦距将图像像素脱靶量转化为空间角度脱

5、靶量。4.为满足光电跟踪系统对跟踪算法的实时性和抗遮挡性需求，结合应用背景，通过实验分析TLD跟踪算法的时间复杂度及最优参数，提出了基于Otsu阈值的动态差分图像阈值分割算法，并对TLD检测器和目标模型更新策略进行了改进。5.对改进TLD跟踪算法进行了实验验证。以民航飞机飞行视频序列作为数据集，对TLD算法与改进TLD算法进行了实时性数值对比实验，并使用Recall等评价指标对TLD算法、改进TLD算法以及经典Mean-Shift算法进行了算法性能评价及分析。关键词：光电跟踪TLD检测器Otsu方法帧差法ABSTRACTWiththesensorsofvisiblelightcameraan

6、dthermalimager,OptoelectronicTrackingSystemcandetectmovingtargetsintheenvironmentandtrackthem.Becauseofitspassiveobservationandanti-electromagneticinterferencecapability,OptoelectronicTrackingSystemhasbeenwidelyusedinthefieldsofmilitaryandnationalsecurity.Withthedevelopmentofsocialneedsandoptoelect

7、ronictrackingtechnology,OptoelectronicTrackingSystembasedonintelligentvisualtrackingalgorithmhasmadeadeepeningapplicationincivilianareas,astronomicalobservation,aerialphotography,lasercommunicationandothera