基于VxWorks的水下目標(biāo)探測(cè)跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、水下目標(biāo)探測(cè)跟蹤系統(tǒng)相當(dāng)于自主水下機(jī)器人的眼睛，是水下機(jī)器人能在水下自主活動(dòng)不可或缺的一部分。一個(gè)準(zhǔn)確可靠、實(shí)時(shí)性較好的探測(cè)跟蹤系統(tǒng)對(duì)能否順利開展水下工作起著至關(guān)重要的作用，對(duì)促進(jìn)我國(guó)的海洋保護(hù)與開發(fā)事業(yè)也有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文著重研究了聲吶圖像處理技術(shù)、目標(biāo)的特征提取技術(shù)、目標(biāo)跟蹤技術(shù)、實(shí)時(shí)多任務(wù) VxWorks操作系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。設(shè)計(jì)了一個(gè)可靠性高實(shí)時(shí)性強(qiáng)的聲探測(cè)跟蹤系統(tǒng)，通過這個(gè)系統(tǒng)可以將水下機(jī)器人的其他模塊全部串

2、聯(lián)起來，配合其他模塊完成交給水下自主機(jī)器人的各種復(fù)雜任務(wù)。
　　本系統(tǒng)主要包括四個(gè)部分：聲吶圖像預(yù)處理、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與特征提取、目標(biāo)跟蹤、探測(cè)跟蹤系統(tǒng)的硬件平臺(tái)及軟件架構(gòu)。
　　首先，本文對(duì)聲吶接收的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)過坐標(biāo)變換、通過編程實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的顯示，圖像增強(qiáng)與中值濾波對(duì)圖像平滑等過程實(shí)現(xiàn)對(duì)聲吶圖像預(yù)處理，為后續(xù)的目標(biāo)檢測(cè)做好了充分的準(zhǔn)備。
　　其次，在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與特征提取過程中，通過分析聲吶圖像的一系列特點(diǎn)，

3、選用了聚類分割和變框掃描結(jié)合的方法對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。然后分析了聲吶圖像中目標(biāo)的特征及在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中目標(biāo)特征的變化，對(duì)目標(biāo)的不變矩特征進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)，同時(shí)構(gòu)造出了用于前視聲吶圖像特征提取的類Haar特征，并利用類Haar特征的聲吶圖像進(jìn)行特征提取實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文構(gòu)造的特征提取方法的有效性和易用特征，提高了目標(biāo)檢測(cè)過程中的可靠性。
　　再次，在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤部分，由于目標(biāo)一直在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)中的目標(biāo)特征不穩(wěn)定，反映在聲吶各幀

4、圖像中目標(biāo)的形狀發(fā)生了較大的變化。對(duì)比了面積特征與類 Haar特征的特征組合和多特征信息融合分別與粒子濾波算法結(jié)合進(jìn)行跟蹤實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，分析了傳統(tǒng)的跟蹤算法變形模板和粒子濾波算法相結(jié)合的跟蹤方法與粒子濾波和多特征信息融合相結(jié)合的跟蹤算法的優(yōu)缺點(diǎn)，選用粒子濾波與多特征信息融合相結(jié)合的算法作為本系統(tǒng)的跟蹤算法，完成了對(duì)水下目標(biāo)的準(zhǔn)確跟蹤。
　　最后，在聲探測(cè)跟蹤軟件架構(gòu)部分，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初始化工作，不但運(yùn)用VxWorks的多線程機(jī)制、實(shí)