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简易捷联可见光制导弹药的图像稳定和跟踪算法研究

刘成博  
【摘要】:捷联可见光制导是一种对捷联安装在导引头上可见光探测器所成目标图像信息进行图像处理解算,从而得到相应的导弹姿态控制信号以控制导弹精确锁定直至击毁目标的被动寻的制导技术。课题旨在模仿“长钉”设计一种低成本的基于电视可见光的全自动制导体制。针对简易捷联可见光制导弹药在飞行过程中面临的图像稳定和目标跟踪问题进行研究。本文主要研究两个问题:分别捷联制导体制下的图像稳定问题和目标跟踪问题。首先根据镜头成像原理,针对相机和镜头,结合需求选择合适的相机和镜头。然后针对捷联电视制导弹药在飞行过程中成像抖动剧烈的问题,提出一种融合光流与二进制特征匹配的实时电子稳像方法。该方法结合卡尔曼滤波,采用二进制特征进行间隔帧图像匹配来校正光流法连续运动轨迹,降低了光流法在面对较大运动幅度情况下的累积误差,增加了算法精确性,使得稳定后的图像不会偏离主运动。同时该算法具有较强的鲁棒性和实时性。在二进制特征匹配时,提出一种改进的RANSAC算法用以剔除误匹配点,算法可以有效应对大幅度的视角变换下、旋转、光照以及尺度变换下的多种情况。具有一定的鲁棒性,改进的RANSAC算法可以在保证一定的匹配精度的前提下有效减少计算模型的次数,相比原算法在运行时间上大幅度减少。最后基于LCT提出了一种跟踪加检测的广义跟踪算法LCSVM。该算法不仅在OTB数据集上拥有很好的短时跟踪性能,而且具有应对光照变化、尺度变化、遮挡、快速运动,超出视场等等更加严苛的情况的能力。尤其在面对遮挡和超出视场等方面具有其他短时跟踪算法所无法比拟的性能。适用于捷联制导可见光制导弹药在进行目标跟踪过程中可能遇到多种问题。满足实时、准确且鲁棒的制导跟踪。级联电子稳像算法和跟踪加检测算法,满足捷联可见光制导弹药使用需求。


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