图像匹配技术及图像捕控指令制导半实物仿真系统研究

【摘要】：本文从满足图像制导武器仿真需求和装备科研的需要出发,针对图像类精确制导武器攻击过程中对目标定位精度和系统实时性的要求,深入研究了相关匹配中实时目标图像相对模板的旋转和缩放问题的解决方法。在总结已有的研究成果的基础上,对几种可能的解决方案进行了深入的研究,提出下面的三种解决方案并完成了计算机仿真,给出了适应性结论。并将这些技术应用到空对地精确制导武器的仿真系统中,完成了捕控指令图像制导柔性半实物仿真实验系统的设计和建设。 1.首次将多尺度模极大值边缘提取技术和边缘匹配技术引入到图像制导系统中,提出并验证了通过目标图像的多尺度边缘特征实现目标匹配,以此提高图像制导系统中目标匹配的速度和精度。首先建立了高斯函数的一阶导数作为小波函数的小波变换模型,并利用该模型检测出系列边缘特征。在此基础上,对全像素匹配与边缘图像匹配进行了比较实验,证明了基于边缘像素的匹配比全像素匹配更优秀。 2.首次引入仿射矩不变量来解决导弹攻击过程中的目标仿射变形问题。 3.提出基于遗传算法的动态匹配模板来解决模板与目标的旋转和缩放造成的匹配精度下降的问题,仿真试验证明该方法的有效性。对模板参数编码后,经过遗传进化易于得到最佳匹配参数,从而实现目标点的精确定位。 4.设计并完成了目前国内唯一的能够完成巡航导弹攻击过程仿真、图像制导技术研究和装备检测的完整实用系统。可以完成图像制导类精确制导武器的教学、科研和设备性能检测,实现了某型号巡航导弹的攻击过程仿真,该系统获得军队科技进步二等奖。 5.该系统的主要特点是采用网架结构和精密四方向导轨和滑座较好地解决了大载荷(2T)、大跨度(12M×4M)二自由度精密运动平台的设计与调校,该平台与全方位智能监控摄像头结合解决了导弹运动和导弹与目标相对运动规律的仿真;采用比例仿真沙盘与灯光烟雾相结合实现目标环境仿真。