大氣湍流中目標跟蹤研究.pdf

1、大氣湍流中運動目標跟蹤是一個重要的研究課題，在軍事、非軍事領域有著廣泛的應用。本文結合國家自然科學基金項目——“大氣湍流中光學主動跟蹤視軸穩(wěn)定性研究”，分別從大氣隨機信道光傳輸效應和跟蹤算法兩個方面研究克服大氣湍流對目標跟蹤性能影響的方法。 本文在詳細分析了大氣隨機信道光傳輸效應后，將自適應光學(AO)應用于工作在大氣環(huán)境中的目標跟蹤系統(tǒng)中。考慮到光束在大氣中傳輸?shù)膹澢匦?，對自適應光學校正斜程鏈路中光強閃爍的數(shù)學模型進行了修正

2、。并且建立了自適應光學校正到達角起伏的數(shù)學模型，以及給出了自適應光學校正后的短曝光光學傳遞函數(shù)。同時，進行了計算機仿真實驗驗證。從實驗結果來看，自適應光學能夠有效地校正湍流的影響。 雖然自適應光學對大氣湍流具有較好的校正效果，但不能完全校正湍流噪聲，而且自適應光學系統(tǒng)本身也將不可避免地帶來其它噪聲。因此，需要選擇一種適應該條件下的目標跟蹤算法。而模板匹配跟蹤算法具有可以跟蹤復雜背景、低信噪比條件下目標的優(yōu)越性，可靠性較高。但它的

3、致命性缺點是：運算量大，難以滿足目標跟蹤系統(tǒng)的實時性要求。 本文對傳統(tǒng)的模板匹配跟蹤算法進行改進，提出基于圖像塊操作的模板匹配跟蹤算法，不僅大大地減少了計算量，提高實時性，而且具有一定的抗噪能力。同時，由于被跟蹤的目標不是一成不變的，它可能有尺度的伸縮、角度的旋轉等變化，若單純地使用固定模板或利用當前圖像的最佳匹配位置處的圖像作為模板進行下一幀圖像的匹配，可能導致跟蹤出錯。因此在連續(xù)幀圖像動態(tài)跟蹤過程中，有必要對模板進行實時更新