【摘要】：基于機(jī)載視覺(jué)的地面目標(biāo)跟蹤技術(shù),不僅在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要的作用,而且在森林防火、城市安防方面也發(fā)揮著不可替代的作用,而其中的關(guān)鍵就是對(duì)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤算法的研究。隨著社會(huì)需求的增加和科技的進(jìn)步,人們對(duì)無(wú)人機(jī)跟蹤地面目標(biāo)的能力要求越來(lái)越高,這也就對(duì)算法的跟蹤能力提出了更高的要求。本文從機(jī)載視覺(jué)的特點(diǎn)出發(fā),在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)多種移動(dòng)目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行精確的驗(yàn)證分析,選擇能適用于機(jī)載視覺(jué)且跟蹤效果相對(duì)較好的目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。在進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)分析之后,針對(duì)選中的目標(biāo)跟蹤算法的缺點(diǎn),進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn),以使其更好的滿足基于機(jī)載視覺(jué)的目標(biāo)跟蹤的要求。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.分析了無(wú)人機(jī)跟蹤地面目標(biāo)時(shí)的環(huán)境影響因素,選擇了圖像預(yù)處理算法。無(wú)人機(jī)在空中會(huì)受到風(fēng)等自然因素的影響,產(chǎn)生劇烈的抖動(dòng),這就會(huì)引起視頻的抖動(dòng);在視頻信號(hào)的傳輸過(guò)程中,接收到的圖像通常會(huì)含有高斯噪聲;這些影響因素,通常會(huì)影響目標(biāo)跟蹤的效果,所以需要進(jìn)行圖像預(yù)處理,得到質(zhì)量較高的輸出圖像。2.針對(duì)適用于機(jī)載視覺(jué)且跟蹤效果較好的具有快速尺度估計(jì)特點(diǎn)的DSST(Discriminative Scale Space Tracking)目標(biāo)跟蹤算法對(duì)目標(biāo)形變敏感的缺點(diǎn),將顏色特征和HOG(Histogram of Oriented Gradient)特征進(jìn)行融合,以提高跟蹤能力。DSST算法對(duì)目標(biāo)像素的空間分布有很高的依賴(lài)性,對(duì)于目標(biāo)形變非常敏感,所以在目標(biāo)發(fā)生劇烈形變時(shí),跟蹤效果不佳。而顏色直方圖只是統(tǒng)計(jì)顏色的概率分布,所以對(duì)于目標(biāo)像素的空間分布依賴(lài)性不高,對(duì)目標(biāo)的形變不敏感。因此為了解決無(wú)人機(jī)在跟蹤地面非剛性目標(biāo)時(shí),因目標(biāo)劇烈形變導(dǎo)致跟蹤失敗的問(wèn)題,對(duì)原DSST算法進(jìn)行改進(jìn),將顏色特征和HOG特征進(jìn)行有效結(jié)合。3.針對(duì)DSST算法在遇到目標(biāo)被遮擋導(dǎo)致跟蹤失敗的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的模型更新策略。無(wú)人機(jī)在跟蹤地面目標(biāo)的過(guò)程中,目標(biāo)經(jīng)常被樹(shù)木、燈柱等遮擋,如果此時(shí)模型依然進(jìn)行更新,就會(huì)引入過(guò)多的錯(cuò)誤信息,進(jìn)而導(dǎo)致跟蹤失敗。所以在目標(biāo)被嚴(yán)重遮擋時(shí)不更新模型,在滿足模型更新條件時(shí)更新模型。4.針對(duì)改進(jìn)后算法運(yùn)行速度慢的缺點(diǎn),通過(guò)改進(jìn)目標(biāo)搜索策略并采用特征降維的方法,提高了算法的運(yùn)行速度。無(wú)人機(jī)在跟蹤地面目標(biāo)時(shí),需要算法具有良好的運(yùn)行速度,但是上述改進(jìn)引入一定的計(jì)算量,降低運(yùn)行速度。為了提高算法運(yùn)行速度,設(shè)計(jì)了一種新的搜索策略,在跟蹤情況良好時(shí),進(jìn)行局部搜索,在情況不好時(shí),進(jìn)行全局搜索。同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)降維,降低特征維度,減少計(jì)算量,提高算法運(yùn)行速度和實(shí)時(shí)性。
【圖文】：

機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀第一架無(wú)人機(jī)由英國(guó)研制成功，但是這款無(wú)人機(jī)并不是真正意義上被用作靶機(jī)，真正意義上的無(wú)人機(jī)誕生于 1930 年左右，它是全尺寸 1950 年左右，無(wú)人機(jī)開(kāi)始朝著多用途的方向發(fā)展，各種用途的無(wú)人，其中無(wú)人偵察機(jī)、無(wú)人駕駛研究機(jī)開(kāi)始成建制的服役。伴隨著科學(xué)是智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷的更新，智能化程度越民用和戰(zhàn)爭(zhēng)中嶄露頭角[2,39]。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況來(lái)看，各國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)的研究已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展機(jī)研究相對(duì)較早，技術(shù)相對(duì)比較先進(jìn)。如卡耐基梅隆大學(xué)的 AHP 無(wú)），這是一款帶有機(jī)器視覺(jué)的無(wú)人機(jī)，這款無(wú)人機(jī)可以在惡劣的環(huán)境帶的機(jī)載智能系統(tǒng)和航電系統(tǒng)獨(dú)立的完成設(shè)定的任務(wù)。其中就包括在主起飛，按照即設(shè)路線完成指定任務(wù)，搜索和定位既定目標(biāo)，，并在執(zhí)既定目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，并把被跟蹤目標(biāo)的相關(guān)信息傳回地面指揮中心，著陸等[3]。

圖 1.2 全球鷹無(wú)人機(jī)（如圖 1.3 所示）是以色列研制的大型無(wú)人機(jī)，在這款無(wú)人設(shè)備，可以在高空對(duì)地面及海面目標(biāo)進(jìn)行搜索、識(shí)別、定位無(wú)人機(jī)不僅可以用于軍事活動(dòng)，還可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)考相對(duì)于其他無(wú)人機(jī)的顯著優(yōu)點(diǎn)就是可以同時(shí)對(duì) 32 個(gè)目標(biāo)進(jìn)圖 1.3 蒼鷺無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)的研究起步較晚，但是已經(jīng)呈現(xiàn)出全面發(fā)展的態(tài)勢(shì)機(jī)相繼被研究出來(lái)，并且被大量的應(yīng)用于民用和軍事中。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2636993