光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法研究

提出了一种光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法。该方法采用可调对比度无穷远目标源作为检验装置,为被检光电跟踪仪提供对比度可准确度量的光学基准目标,用于检验光电跟踪仪的针对低对比度目标的捕获能力。介绍了检验装置的原理、组成和目标对比度标定方法,对检验结果进行了分析。该检验方法综合了光学系统性能、光电接收器性能、图像处理电路和软件及信噪比等各项指标对目标对比度的影响,全面真实地反映了电视跟踪仪的跟踪性能。     

邻域差值法确定灰度变换的分段点

光电跟踪测量设备电视系统受到自然条件的影响,往往捕获不到清晰的画面,很容易出现对比度极低的图像。针对此种情况,提出了一种用邻域差值来确定分段点的灰度变换法。通过计算像素55邻域的灰度差值,取最小的12个值之和ND。在大量实验的基础上确定合适的阈值T,与ND相比较,确定出图像边缘像素的灰度值范围,据此确定分段灰度变换公式的分段点。实验结果表明,在原图像对比度为1.19%的基础上,通过该算法处理后图像的对比度是原图像的18.79倍,是直方图均衡化后图像的6.97倍,是直方图规定化后图像的41.41倍,图像对比度达到了22.36%,图像的直方图也由单峰突出变为比较均衡的状态。该算法无论在数据上还是在视觉上都取得了很好的效果,满足了电视系统的跟踪要求,已经应用在光电跟踪测量设备上,有较好的实用价值。     

光电经纬仪作用距离的室内检测模型

针对光电经纬仪室内检测作用距离问题,提出光电经纬仪作用距离指标的室内检测模型。从对目标进行跟踪捕获的实际工作过程中的4个边界点出发,检测光电经纬仪的目标对比度指标,并在此基础上结合天气条件参数对作用距离进行估算。由实验结果可知,该光电经纬仪目标对比度范围为5%~13%;在北纬45,7月,白天的无云无雨天气条件下,作用距离为30.105 km,与实际外场跟飞结果相比,误差约为1 km。该方法适用于跟踪天空背景下的目标时的作用距离估算。     

可调对比度光学无穷远目标源设计

在光电跟踪测量设备对低对比度目标捕获能力检验中,提出一种利用可调对比度光学无穷远目标源检验的新方法。采用这种方法需建立可调对比度光学无穷远目标源装置,介绍这种装置的设计依据和设计过程。该装置可以模拟天空背景的辐亮度及这个背景下的一个低对比度目标,它利用大、小两个积分球分别模拟背景与目标的辐亮度,利用安装在大积分球上的准直物镜使目标及背景成为无穷远的目标源,在积分球上分别安装内置和外置照明光源,外置照明光源中装有光束准直系统,使卤素灯发出的光束成为平行光后射入积分球内,利用可调光栏控制通光口径的大小,从而控制了进入积分球的光通量,使得背景与目标的辐亮度在色温不变的条件下连续可调,实现目标对比度连续变化,变化范围0~90%,对比度稳定精度优于1%,光谱范围400 nm~800 nm内最大背景辐亮度优于60 W/m2sr。     

目标捕获能力检测装置静动态目标源对比度的标定

为了实现低对比度目标捕获能力检测装置静动态目标源对比度的标定,搭建了目标源对比度测量系统,对图像对比度和光学对比度的对应关系进行研究。对静态目标源图像对比度进行了分析和标定,采用最小二乘法得出标定的拟合曲线。借鉴国军标细则和静态标定方法,针对动态目标源特有的"形变效应"和"灰度渐变效应"而造成目标灰度缺少统一准确的提取方法,采用判别分析的数理统计方法对提取框尺寸进行归类分析,借助散点图将提取框尺寸和灰度分布的关系进行可视化处理,明确了提取框的合理尺寸,排除了效应对标定的不良影响。绘制出不同速率条件下动态目标源对比度标定曲线。实验结果表明,提取框选择的准确率在94%以上,静动态标定方程评价参数R2和R2adj均优于99%,标定精度S均优于0.006。满足了对检验装置中目标源对比度标定的需要。     

改善光电稳瞄系统视觉效果的图像增强算法

为了改善光电稳瞄系统的视觉效果,使视频图像更加适合于人眼观察,并且有利于对目标的自动跟踪效果,将直方图均衡化处理与拉普拉斯边缘锐化处理相结合,在增强对比度的同时尽量保持边缘细节。仿真结果显示采用本文算法能够有效改善视频图像的视觉效果。     

相位一致性图像及其在目标跟踪中的应用(英文)

针对传统实时相关跟踪方法对照度变化敏感的问题,提出了一种基于相位一致性图像的相关跟踪方法.利用相位一致性函数值在[0,1]区间内且无量纲、对图像的亮度和对比度具有不变性等特点,首先对原始图像进行相位一致性检测,得到相位一致性图像,再利用MAD(Minimum Absolute Difference)等相关跟踪算法在相位一致性图像中对目标进行跟踪运算.对可见光和红外图像的实验表明,在图像的亮度和对比度发生剧烈变化的情况下,算法仍能保持对目标的稳定跟踪.该方法可用于解决传统实时相关跟踪方法普遍存在的因照度变化导致跟踪点漂移甚至跟踪失败的问题.     

基于区域对比度的图像清晰度评价算法

高效、准确的图像清晰度评价是实现自动调焦的关键。在分析了现有图像清晰度评价方法优缺点的基础上,提出了一种基于图像区域对比度的清晰度评价新方法,建立和分析了评价函数的数学模型,并对航空摄像机采集的系列图像进行实验和仿真。与其他算法比较的结果表明:该方法具有精确度高、对比度明显等优点,能够应用于实际的图像清晰度评价和自动对焦中,克服了单纯依靠计算灰度差带来的不足,具有较高的实用性和可靠性。     

一种可控的视频图像动态对比度增强算法

为增强显示设备进行视频信号显示时的图像对比度,提出了一种幅度可控的动态对比度增强算法。该算法利用一组归一化线性直方图数据和输入图像的归一化灰度直方图数据的结合,实现对输入图像的权重化直方图均衡化处理,进而达到幅度可控的动态对比度增强效果。该算法可以通过控制对比度增强幅度来避免传统直方图均衡化产生的过增强现象。将基于该算法的实时图像处理器应用于50英寸AC PDP上,实验结果表明,其对比度获得显著提升,并且能够根据外部接口的调节实现幅度可控的对比度增强效果。     

人眼对比度敏感视觉特性及模型研究

人眼视觉系统特性是图像显示、处理、理解等技术的重要依据,通过实验测试和理论分析研究人眼的视觉特性,使人眼视觉特性模型化,对促进光电成像技术的发展和应用具有重要的作用。结合前人拟合人眼对比度敏感函数和理论提取其数学模型的经验,对用CRT显示器显示目标光栅,在暗室环境下测量三种平均亮度的人眼对比度敏感数据采用线性调制作用下的指数形式的方法进行了拟合,并从理论上得出了一种新的CSF数学模型。通过与国外拟合结果的对比,表明此模型是一种更好的人眼对比对敏感视觉特性模型。     

一种新型光电侦察系统目标数据观测方法

针对在主要作战方向上工作的光电侦察系统，提出一种低成本的光电搜索设备获取目标数据的方法。采用光电探测器持续以固定角速度周转扫描的方法，多次连续捕获目标，不断迭代刷新目标方位和时间数据，完成对来袭目标相对侦察设备的角位置和水平距离的解算。推导出观测目标数据的数学模型，通过设计仿真软件，实验程序可在目标进入侦察设备观测边界范围后解算出其方位角，得出目标在不同时间的方位角、俯仰角和水平距离等信息，能够满足在侦察距离不小于20 km的状态下实现对速度不大于500 m/s、高度不超过5 km的目标进行跟踪，完成了对光电侦察设备的仿真验证，为后续火控计算提供了可靠数据。     

运动背景下弱小目标的提取算法

 对低信噪比运动背景下序列图像中弱小目标的提取算法进行了研究,提出一种新的目标提取算法。根据运动背景的相关性和目标运动的连续性,采用背景模板匹配技术,计算各帧背景运动量,去除复杂背景,用自适应预估和阈值分割技术捕获跟踪目标。实验中,结合所研究的算法,对100帧包含低对比度弱小目标的运动图像序列进行了处理。实验结果表明,此方法能有效地实现目标的自动捕获与跟踪,跟踪效率高,跟踪稳定。     

水下目标物偏振成像特性研究

偏振图像比传统强度图像包含更丰富的物体表面反射及散射信息。用萨尔萨(SALSA)相机在自然光照下获取水下偏振图像，研究不同材质物体、放置深度、牛奶浓度及波段因素对水下目标物偏振成像的影响。结果表明:蓝色波段偏振成像能够较好地获取水下物体的边界轮廓等信息; 不同材质的目标物在水下呈现不同的偏振特性, 紫铜偏振度最高达0.69;在1.40 mg/L牛奶浑浊度的水下，偏振图像仍能通过比较目标物的偏振度(degree of polarization，DOP)信息来检测出水下目标物，瓷片的DOP仅降低0.31;此外，在水下约40 cm深度下，偏振成像获取的图像比强度图像轮廓更为清晰，如铁的偏振对比度比强度对比度高5.26%。     

局部对比度结合区域显著性红外弱小目标检测

为了解决局部对比度方法的计算效率低,以及在某些红外场景中易出现虚警的问题,将其与图像区域显著性相结合,提出一种改进的局部对比度算法——区域局部对比度算法,仅在图像的显著性区域中进行局部对比度计算,而非遍历整幅图像。首先进行基于图像信息熵和局部相似性的红外图像区域显著性度量,经二值化得到单帧图像显著性区域;接下来在该区域中进行局部对比度数值计算,得到区域局部对比度图像,最后经过自适应阈值分割,得到弱小目标检测结果。实验结果表明,区域局部对比度算法可以极大提高红外弱小目标的信噪比,检测结果准确,虚警率低,与原始的局部对比度算法相比,检测效率有明显提升,可以更好地保持弱小目标的形状。     

多光电侦察设备综合网络体系方案研究

针对单台光电侦察设备存在侦察范围小和跟踪目标单一等不足,使用阵列式光电侦察技术组成整体系统,提出布站组网方案,采用5×6阵列方阵布站并组网,前伸了警戒线,扩大了侦察区域,从前沿地带到中心保卫目标通过有序、接力探测,形成复合跟踪。研究了布站间距的方案设计,得出了最合理的布站区间。由综合光电组网覆盖区域内各单元的航迹可得到目标完整、连续的航迹,采用信息融合技术可获得精确的目标状态和属性估计,提高了目标的检测概率。最后完成了覆盖密度分析和目标发现概率的计算,计算结果显示,在单个光电侦察设备发现目标概率为90%的情况下,通过合理布站可使整个系统网络覆盖区域内目标综合发现概率提升至97.472%。实验结果表明:提出的光电组网技术能够大幅度增强目标的探测和跟踪能力。     

高精度光电跟踪系统中伺服稳定控制算法研究

针对光电跟踪稳定平台系统中载机振动、系统参数摄动、摩擦力矩及外部扰动等因素直接影响光电跟踪系统稳定精度的问题,从伺服控制器控制角度出发抑制跟踪系统中的偏差,提高稳定精度,保证其在复杂环境下仍具有强鲁棒性.通过建立光电跟踪稳定平台系统的数学模型,分析干扰力矩、陀螺噪声及系统参数的变化对光电稳定平台的影响,设计了基于新型非...     

一种小波多分辨率分析的多算子动态场景目标跟踪算法研究

根据某型号多传感器光电成像设备实际应用的特点,提出了一种基于小波多分辨率分析(MRA)的多算子自适应目标识别跟踪算法,可实现昼夜型光电设备对陆地/海面全动态场景不确定目标的识别跟踪。建立了一种基于帧内、帧间置信度评价的双阈值自适应跟踪预测策略和相似目标辩识准则,有效地提高了目标跟踪的稳定性和鲁棒性。地面仿真及空中实际飞行实验结果表明:该算法能够很好地实现在各种复杂场景条件下的动态场景目标的稳定跟踪。     

Mean-shift跟踪算法及其在光电跟踪系统中的应用

针对光电跟踪系统中实时提取运动目标脱靶量的应用需求,设计了一种基于灰度直方图的Mean-shift 图像跟踪算法,对算法中目标模型与候选模型的建立进行了改进,抑制了背景像素对目标跟踪产生的影响。算法在系统上位机Visual C+ + 6.0平台上实现,当光电跟踪系统捕获到运动目标后,利用Mean-shift图像跟踪算法跟踪运动目标,并实时将运动目标脱靶量作为伺服控制系统的输入信号,驱动跟踪器跟踪目标。实验结果表明：设计的算法可以实时、准确、有效地跟踪运动目标,使稳定后的脱靶量换算得到的角偏差量控制在30"之内。     

逆光海况下低质量红外目标的增强与识别

海上红外目标识别在海事搜寻中发挥着重要的作用,针对逆光海况下出现的目标反向对比度特点及其目标淹没于背景的问题,结合其直方图呈现的局部尖峰特点,提出了修正灰度占比的新直方图均衡化并融合边缘信息的增强算法。该算法可以有效地提升目标区域的对比度,从而提升海上红外图像的质量。在海上红外目标识别与检测中,建立了目标与背景的多尺度“九宫格”搜索框,演化了局部对比度显著性量化的数学模型,实现了符合人眼视觉特性的红外目标的准确定位与检测。在海上红外图像增强测试中,所提算法可以使原图像的平均梯度提升两倍以上,使局部对比度增益因子提升两倍以上。在目标识别的算法测试中,所提多尺度局部对比度目标检测算法可以使目标检测率达到99%以上。     

外部光反射参数对LED显示屏全视角对比度的影响

由于对比度计算方法的局限性使得计算得到的对比度值与LED显示屏在实际中的显示效果会出现不吻合的现象。针对此现象主要对两个方面的内容进行分析。首先,分析LED测量方法中对比度与视角之间的相互关系,在此基础上建立各视角对比度参数。并且利用实际测得的此参数结果与通过LED测量方法计算的数据作对比,表明利用计算方法计算得到的对比度值与实际上在复杂因素的影响下采集得到的对比度结果存在差异,证实各视角对比度参数的计算方法存在问题。其次,分析外部影响参数如测量角度、反射参数在简单光照明下的模型,利用此模型计算得到背景亮度函数曲线,并与实验测得的背景亮度结果作对比,证明了两者结果的一致性。在此基础上,就可以以此模型为背景亮度函数式建立新对比度函数表达式,通过此表达式模拟显示屏上各视角对比度,使得到的函数曲面与使用LED测量方法计算得到的函数曲线相比较,证实LED测量方法中对比度计算方法的理想化,并说明了产生上述不吻合现象的原因。