图像跟踪仿真试验系统开发

论文摘要

随着导弹制导系统的日趋复杂,试验的费用也在不断增加。仿真技术的发展为解决这个问题提供了一种可行的方法。仿真系统的验证和跟踪算法的改进逐渐成为评价和提高武器系统性能的重要手段。图像跟踪技术作为目前科学研究的热点领域。在导弹等高精度制导武器的末制导阶段获得了广泛应用。因此,开发图像跟踪仿真试验系统具有重要意义。本文利用现有各种仪器设备（摄像头、可控调焦镜头、三轴转台、数字化图像采集板、视景生成系统）集成了一套图像跟踪仿真试验系统。该系统具有模拟导弹攻击过程的能力,并仿真演示了这一虚拟攻击过程。同时,利用HIT-GPTA（虚拟试验支撑平台）支持图像跟踪仿真试验系统的各个部件,构成针对不同任务的仿真试验系统。本文给出了该系统的整体结构设计,详细描述了仿真系统的工作过程以及系统中各模块的功能,并结合系统的硬件组成,对系统的软件设计进行了需求分析。系统主要由图像采集模块、实时图像的跟踪处理模块以及转台跟踪模块三部分组成。根据这三个模块的功能,在HIT-GPTA平台的支撑下,分别开发了图像采集组件、跟踪处理组件和转台组件。在图像采集模块中,根据图像采集板卡提供的功能,采用双缓冲区采集实时图像数据,实现了同时采集同时显示、传输的功能。跟踪处理模块中,采用基于单阈值的图像分割方法将目标图像与背景图像分离,采用轮廓提取法提取目标图像的轮廓特征并以此创建模板图像,并采用模板匹配法进行目标的识别。最后给出目标图像的中心位置,并利用数学关系计算出目标相对于转台各轴的角度。转台跟踪模块负责接收各轴的角度信号,实现对目标的跟踪。实验室仿真试验及软件测试的结果表明,系统各硬件对HIT-GPTA平台有很好的适应性,能够支持整个系统实现对实时图像的采集、存储、显示和传输功能,并能准确的进行目标跟踪点的搜索、识别和定位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状及分析
• 1.3.1 图像跟踪技术
• 1.3.2 仿真技术
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 文章结构
• 第2章 系统总体方案
• 2.1 主要功能要求和性能指标
• 2.2 硬件方案
• 2.2.1 系统工作原理
• 2.2.2 系统工作过程
• 2.2.3 主要硬件介绍
• 2.3 软件方案
• 2.3.1 虚拟试验支撑平台简介
• 2.3.2 需求定义
• 2.3.3 功能分析
• 2.3.4 软件总体方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 软件设计及实现
• 3.1 图像采集组件
• 3.1.1 静态模型
• 3.1.2 属性定义
• 3.1.3 图像采集主要过程
• 3.1.4 图像采集交互模型
• 3.1.5 图像采集组件用户界面设计
• 3.2 跟踪处理组件
• 3.2.1 静态模型
• 3.2.2 属性定义
• 3.2.3 基于图像边缘的跟踪处理过程
• 3.2.4 跟踪处理动态交互模型
• 3.2.5 跟踪处理组件用户界面设计
• 3.3 转台组件
• 3.3.1 静态模型
• 3.3.2 转台组件软件交互模型
• 3.3.3 转台组件用户界面设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 软件测试
• 4.1 测试过程
• 4.1.1 单元测试
• 4.1.2 集成测试
• 4.2 测试结论
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢