面向领域的图像跟踪软件架构与跟踪算法研究

论文摘要

随着数字图像处理技术及高速摄影设备的不断发展,运动图像跟踪技术及系统已被广泛应用到航空飞行测量、机器人导航等领域,这也促进了图像跟踪领域软件技术的相关研究。本文以航空飞行测量工程中的事后运动目标跟踪分析应用为背景,在分析现有技术的基础上,采用面向领域的分析与设计方法,对运动图像跟踪分析系统进行了领域分析、架构设计与实现。主要包括:提出了运动跟踪分析领域的特征模型图、软件系统架构模型,实现了领域软件的配置产生器,采用MVC模式的思想进行了架构的类图设计、给出了软件系统的层次结构图,一定程度上解决了运动跟踪分析领域的软件架构复用与构件复用问题,为该领域的软件开发节省了开发时间,提高了开发效率。同时,在对现有相关跟踪算法作了分析的基础上,以Kalman滤波为预测器,提出了一种多跟踪点融合的相关性跟踪方法,该方法经实践证明可以提高现有相关性跟踪算法的稳定性和准确度。最后,本文对航空飞行跟踪分析应用系统的开发过程及结果进行了介绍,该系统是在本文提出的软件架构与构件复用基础上进行开发的,并采用复用收益评估方法对该系统中的复用力度进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容和目标
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 运动图像跟踪领域分析
• 2.1 领域分析方法
• 2.1.1 领域分析概述
• 2.1.2 领域方法的三个阶段
• 2.2 运动图像跟踪领域分析
• 2.2.1 运动图像跟踪概述
• 2.2.2 图像特征空间
• 2.2.3 运动目标的图像特征
• 2.2.4 图像预处理
• 2.2.5 噪声消除
• 2.2.6 目标分割
• 2.2.7 边缘检测算法
• 2.2.8 跟踪方法
• 2.2.9 运动目标参数解算
• 2.3 运动跟踪领域的系统特征模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 运动图像跟踪领域软件架构设计
• 3.1 领域架构方法
• 3.2 领域软件体系架构
• 3.2.1 构件图
• 3.2.2 配置产生器
• 3.2.3 过程视图
• 3.2.4 基于MVC 模式的类图
• 3.2.5 软件系统层次结构图
• 3.3 本章小结
• 第四章 多跟踪点融合相关跟踪算法
• 4.1 相关性跟踪算法研究现状
• 4.2 多跟踪点融合相关跟踪算法
• 4.2.1 算法与流程
• 4.2.2 目标核区域搜索
• 4.2.3 最佳匹配点搜索
• 4.2.4 丢失点找回
• 4.2.5 算法测试结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 系统实现及复用分析
• 5.1 核心构件实现
• 5.1.1 OConfiguration 实现
• 5.1.2 OMessageManger 实现
• 5.1.3 OFunction 实现
• 5.2 基于架构和构件复用的系统实现
• 5.2.1 系统实现过程
• 5.2.2 系统结果
• 5.3 复用收益分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果