基于图像的目标空中姿态测量方法研究

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1、分类号密级UDC编号中国科学院研究生院硕士学位论文基于图像的目标空中姿态测量方法研究单丽杰指导教师朱丹副研究员中国科学院沈阳自动化研究所申请学位级别硕士学位学科专业名称模式识别与智能系统论文提交日期2004年6月论文答辩日期培养单位中国科学院沈阳自动化研究所学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席AThesisinPatternRecognition&IntelligentSystemResearchonAttitudeMeasurementofFlyingObjectBasedonImagesByShanLijieSupervisor:Vice-Pr

2、of.ZhuDanGraduateSchoolChineseAcademyofSciencesJune2004摘要摘要在靶场试验中，飞行目标的三维姿态参数是反映目标飞行状态的重要指标，对武器系统的研制、开发都具有十分重要的意义。目前，靶场对空中飞行目标的姿态测量，主要还是采用遥测或胶片摄影测量方法。但这些方法都有自身的缺陷。随着计算机技术的不断发展，图像处理、模式识别等领域研究的不断深入，为我们利用计算机技术进行目标图像处理并进一步进行姿态测量研究提供了理论依据和技术保障。借助这些理论技术的支持，本文提出了基于CCD图像的目标空中姿态测量方法。首先，对拍下

3、的目标飞行图像，利用图像处理、目标提取技术提取出目标的精确边缘。考虑到目标成像条件的复杂性，提出了一种基于子图像块特征的目标提取方法，先利用子图像块特征量确定出大概的目标区域，然后再利用边缘精确定位。确定边缘时，利用了方向Canny算子，并且对边缘判别准则作了一定的改进，从而得到了比较完整的轮廓，提高了弱边缘的检出率。本文中提出的这种方法在复杂自然背景中目标成像对比度较低的情况下取得了比较满意的结果。确定出目标轮廓后，进一步提取出目标的轴线，利用透视投影、立体视觉等技术，通过不同站点建立视平面并交汇，推导出了目标空中姿态方程，最终完成利用目标的二维图像实现

4、其三维姿态建模的任务，模拟了姿态测量系统模型。并对这种姿态测量系统的误差进行了定量和定性分析，为我们进一步提高系统的精度以适应实际需要做了有益的探索。关键字：目标提取、子图像块、姿态测量、透视投影、误差分析IAbstractResearchOnAttitudeMeasurementOfFlyingObjectBasedOnImagesABSTRACTOnweaponprovingground,the3-Dattitudeparametersoftheflyingobjectareimportantfeatures,whicharehelpfultoinve

5、stigateanddevelopweaponsystems.Presently,telemetryandfilm-photographytechniquesaremajormethodswhicharewidelyusedforattitudemeasurementinshootingrange.Butboththesewayshavetheirownproblems.WiththedevelopmentofComputerTechnologyandthefurtherresearchonImageProcessingandPatternRecognit

6、ion,itispossibleforustolocateimagetargetandestimatetheobject’s3-Dattitudethrough2-Dimages.Dependingonthesetheoriesandtechnologies,anaerialobject’sattitude-measurementmethodbasedonCCDimagesispresentedinthispaper.Firstofall,object’sexactedgeswereextractedfromflyingobjectimagesbymean

7、sofimageprocessingandobject-extractiontechnologies.Consideringthecompleximagingconditions,anobject-extractionmethodbasedonsub-imageblock’featureswaspresented.Atfirst,thepossibleobjectregionwasdeterminedbasedonsub-imageblocks’features,thentheobjectwaslocatedexactlybyedgefeatures.Du

8、ringextractingedgesbydirectionalC