光電跟蹤系統(tǒng)及其自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)的研究.pdf

1、光電跟蹤系統(tǒng)通過晝光攝像機(jī)或紅外熱像儀被動(dòng)地對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)跟蹤，由于其良好的抗干擾能力，在軍事和國(guó)防領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)在對(duì)目標(biāo)跟蹤記錄時(shí)，目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)距離、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)不斷變化，造成成像模糊，需要針對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)地自動(dòng)調(diào)焦，使其成像清晰，滿足后續(xù)跟蹤算法的處理。因此，研究實(shí)時(shí)、可靠的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)，具有重要的意義和價(jià)值。
　　本文的研究工作包括以下五個(gè)方面：
　　1．分析光電跟蹤系統(tǒng)的原理，建立光電成像子系統(tǒng)的基本

2、模型，介紹系統(tǒng)成像原理和相關(guān)參數(shù)。對(duì)各類自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)進(jìn)行深入研究，總結(jié)歸納各類調(diào)焦方法特性，根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇基于圖像處理的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)。
　　2．針對(duì)現(xiàn)有聚焦窗口構(gòu)建算法的缺陷，設(shè)計(jì)改進(jìn)型動(dòng)態(tài)窗口構(gòu)建算法。算法充分利用人類視覺的注意機(jī)制，利用梯度能量函數(shù)檢測(cè)并提取圖像中特征明顯的區(qū)域作為聚焦窗口，以較少的運(yùn)算量構(gòu)建了位置準(zhǔn)確、大小合適的窗口。
　　3．設(shè)計(jì)人類視覺系統(tǒng)（Human Visual System，HVS）灰度梯

3、度算子，并提出了基于HVS算子的自適應(yīng)清晰度評(píng)價(jià)策略。HVS算子充分考慮圖像每個(gè)方向上的灰度變化，并根據(jù)人類視覺系統(tǒng)的多通道特性對(duì)不同方向的梯度分配權(quán)值，使評(píng)價(jià)函數(shù)以較少的運(yùn)算量實(shí)現(xiàn)較高的靈敏度。針對(duì)深度離焦區(qū)域的圖像，利用劃分子區(qū)域降低采樣率的方式計(jì)算圖像清晰度評(píng)價(jià)值，提高了評(píng)價(jià)函數(shù)的抗干擾性能，拓寬了系統(tǒng)的可調(diào)焦范圍。
　　4．設(shè)計(jì)ARM Cortex-M4和Cyclone IV FPGA雙核心的嵌入式控制系統(tǒng)，控制板達(dá)到實(shí)時(shí)