运动背景的红外图像实时目标识别与跟踪器及方法

摘要

本发明提供的是一种运动背景的红外图像实时目标识别与跟踪器及方法。包括红外成像探测部件、红外图像信号处理部件、伺服控制部件和通信模块四个部分。采用红外热像仪采集数字化的红外图像，采用伺服控制部件控制搜索和跟踪视场内目标，采用红外图像信号处理部件实时地检测、识别与跟踪目标，采用1553B总线与上位机通信构成红外图像跟踪结果显示。能检测15公里以上的景深范围，能进行±18°度的大角度搜索和2°～6°度的小角度精确跟踪。具有检测距离远、探测范围广、定位精度高、识别能力强、实时目标跟踪、全天候工作等特点。

主权项

1、一种运动背景的红外图像实时目标识别与跟踪器，其特征是：包括红外成像探测部件、红外图像信号处理部件、伺服控制部件和通信模块四个部分；红外成像探测部件由红外光学系统、凝视焦平面阵列探测器组件、A/D采样电路组成；探测器串行输出信号经过A/D转换后，进入红外图像信号处理部件；所述红外图像信号处理部件的硬件包括由现场可编程门阵列和双DSP构成的图像预处理模块和图像识别跟踪模块，图像预处理模块首先对红外探测器到来的信号进行去噪处理，在现场可编程门阵列中进行中值滤波与形态学滤波，再将红外图像信号进行压缩处理，从DSP进行读写时序的控制、数据空间译码、图像分割阈值选择以及与探测器前端的通信功能，采用模糊最大指数熵法确定阈值后，在现场可编程门阵列中进行实时图像分割，最后将结果送给双口RAM，两块双口RAM采用乒乓式存储结构，跟踪模块DSP对二值化图像进行识别与跟踪处理，采用基于递归的二值图像标记方法识别目标，通过标记孤立目标并进行几何特征分析，最终提取出目标，识别成功后转跟踪模式，图像跟踪采用基于目标外形特性的二值图像变分辨率分层搜索快速匹配方法，通过改进搜索空间和搜索策略，采用四像元金字塔分层图像，进行先粗后细的匹配，跟踪模块最终给出跟踪角误差，转换成RS-422电平，串行发送给伺服控制部件；伺服控制部件由速率陀螺及平台伺服控制系统构成，红外成像器安装在陀螺稳定平台上，平台提供一个在空间稳定不变的方向基准，伺服控制部件接收红外图像信号处理部件输出的两路目标角误差信息，经功率放大器形成控制电流给力矩电机，力矩电机输出与目标角误差成比例的力矩作用给平台台体，最终形成对目标的两自由度跟踪，最后结果以及原始图像数据通过通信模块1553B总线上传给上位机，图像与结果显示部分将灰度分布在0～214-1的图像映射为0～28-1的图像进行显示。