基于空间多路重叠成像的多目标跟踪方法研究-论文.pdf

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1、2014年4月西北工业大学学报Apr．2014第32卷第2期JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversityVo1．32No．2基于空间多路重叠成像的多目标跟踪方法研究李少毅，董敏周，陈康，张凯，闰杰(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：针对传统成像系统大视场连续跟踪的问题，提出一种新的基于空间多路重叠成像技术的可直接判定宽视场中目标位置的目标跟踪方法，以实现大范围持久监视及多目标跟踪。首先，分析了多路成像探测、跟踪机理，提出利用球面透镜阵列设计一种空间多路、共焦平面、宽视场凝视成像系统结

2、构，各透镜单元对应的视场之间有特定的空间重叠编码关系，以便同时成像之后解算目标位置。其次，重点研究了运动多目标解码跟踪原理，在提取所有重叠空间目标像点后，按照位置和速度判断准则对重叠空间目标像点进行分类，然后在这个分类集合上解码目标所在位置。最后，对目标解码算法做了仿真，结果表明，此方法能很好地实现在宽视场中对目标的解码跟踪。关键词：空间多路，重叠成像，目标跟踪，重叠编码中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1000—2758(2014)02—0227—08目前，在成像制导技术方面，为了提高对目标识分析了目标在重叠空间和真实空间的对应

3、位置关别、跟踪精度要求制导图像具有较高的空间分辨率；系，并从解码时间和解码错误概率2个性能指标人与此同时，为了更快、更准确地搜索目标，要求导引手，做了有限的分析研究与验证。这种基于压缩成头具有更大的视场角，而传统方式要提高导引头的像思想的方法在国外有了一定的发展，引起了很大视场角，只有增大探测器的像元数目，但这样会大大关注，而国内还处于概念建立阶段。增加图像处理的负担，并增加导引头实时搜索目标本文借鉴复眼成像技术和子视场编码方法，提的难度。而采用扫描成像系统解决方案覆盖大范围出了利用球面透镜阵列和单一探测阵面组合的基于的观察区域，又难以满足连

4、续跟踪大量目标的要计算成像的跟踪方法，分析了基于空间多路重叠成求¨j。显然，传统的单孔径光学成像系统已无法同像的跟踪原理，建立了一维视场编码模型和运动多时满足上述要求。近年来，基于仿生的复眼成像系目标跟踪解码模型，完成了仿真计算和实验验证，结统另辟蹊径，这类系统既能很好地获取大视场场景，果表明，本文提出的方法可以较好地进行多目标分而且对运动目标更敏感L2。j。而文献[4．5]中则介类以及目标位置解码，实现目标跟踪。绍了另一类新概念成像系统，这种基于压缩传感理论的成像系统引起了广泛关注，包括基于计算成像1空间多路重叠成像跟踪原理及应用概念的自适

5、应孔径编码成像和压缩传感成像等，分析了这些方法在高分辨率成像、目标检测和识别方空间多路重叠成像跟踪技术是一种新的基于计面的潜在应用，并做了一定的验证。在目标检测、跟算混合成像的跟踪技术，依靠光学视场多路复用、编踪应用方面，尝试直接对采集测量信号进行处理，而码方法实现目标位置的快速、准确解算。它的原理无需重构图像，只是在理论方面还不成熟且暂时难如下：以实现。在文献[6]中Uttam和Goodman等人提出采用类似于仿生学复眼结构的球面多透镜阵列一种过渡的压缩方法，基于空间多路采样编码进行替代传统的单孔径系统，实现扫描所需的大视场，可目标跟踪的方

6、法，通过子视场编码方法获得大视场，收稿日期：2013-06—12基金项目：国家自然科学基金(60974149)与航天科技创新基金(CASC201104)资助作者简介：李少毅(1986一)，西北工业大学博士研究生，主要从事图像处理与新概念探测、制导技术的研究。西北工业大学学报第32卷以在一定视场范围内覆盖目标；镜头，最后成像到焦平面阵列上，产生多路重叠多透镜阵列通过光学系统形成共焦，每个透镜成像。成为系统的子视场，对应的子视场两两重叠且重叠宽度不同，所有的子视场采样后可叠加在共焦像面2空间多路重叠成像编解码跟踪上成像；在大范围内检测捕获目标后进

7、行精确跟踪。在2．1多路重叠成像测量表示初始截获阶段，由于目标距离较远，只是一个或多个为了下面清晰描述，引入3个空间域¨J：目标空点目标，如果目标是位于重叠视场中，将形成多个目间(各子视场实际对应的目标所在物理空间)、重叠标像点，根据解码算法先将目标分类，然后确定目标空间(各子视场同时成像后的成像空间)和逻辑空位于透镜阵列对应的某个子视场中，可进入跟踪阶间(由解码算法确定的所有可能目标所在空间)。段；在跟踪阶段，可控制透镜阵列对应各子视场的通由于空间多路成像方法是通过将多个子视场重叠成或断，选择性地对某个或某些目标进行高分辨率成像到一个共焦平

8、面阵列上而构成一个合成图像，所像，实现精确跟踪；或者当目标靠近当前子视场边缘以可以认为合成图像中每个像素的测量是各个子视时，还可根据运动趋势，打开相邻的子视场，进行