基于檢測與識別的三維目標(biāo)結(jié)構(gòu)圖研究與實現(xiàn).pdf

1、有關(guān)自動目標(biāo)識別技術(shù)的研究，在國外已經(jīng)開展了幾十年，目前國內(nèi)在這個方向的研究也日益活躍。其主要原因是該項技術(shù)應(yīng)用范圍極其廣泛，從民用行業(yè)行人檢測、車牌檢測、人臉識別等，到軍事方面的應(yīng)用。同時，隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動目標(biāo)識別技術(shù)的內(nèi)在潛力也在不斷地被挖掘。
　　基于光學(xué)的自動識別目標(biāo)技術(shù)是利用某光譜波段的成像器，獲取不同視角、不同天氣情況及不同背景下目標(biāo)的一系列圖像，然后通過計算機視覺、圖像分析等手段獲得可以表征目標(biāo)的特征集

2、合，并與預(yù)先組建或獲取的目標(biāo)知識庫或者特征結(jié)構(gòu)進行比對，從實際場景中找到目標(biāo)，以達到對各種軍事、民用目標(biāo)的探測、分類和識別。自動目標(biāo)識別技術(shù)尤其是在軍事方面的應(yīng)用，可以使常規(guī)武器系統(tǒng)具有更精確的打擊和更高的實時打擊能力，提高武器系統(tǒng)的命中精度和毀傷能力。目標(biāo)識別的關(guān)鍵技術(shù)之一是如何及怎樣建立目標(biāo)知識庫或者特征結(jié)構(gòu)。一般有兩種途徑，其一是通過對感興趣目標(biāo)的預(yù)先偵察，獲取目標(biāo)的影像或者材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等信息，如通過人在回路或者預(yù)警機等手段。然后進

3、行地面離線特征訓(xùn)練，從而提取并構(gòu)造目標(biāo)的穩(wěn)健特征集或知識庫。另一種方法是通過現(xiàn)在日益成熟的三維仿真技術(shù)，首先恢復(fù)目標(biāo)區(qū)域的某些地理特征，如高程特征，地物建筑模型等，然后結(jié)合二維圖像處理手段，在線分析目標(biāo)特征，并與實際應(yīng)用場景獲得的圖像進行匹配識別，以實現(xiàn)對目標(biāo)的捕獲與跟蹤。本文研究重點研究上述第二種方法，并結(jié)合自動目標(biāo)識別在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，以成像制導(dǎo)為主要研究方向。
　　成像制導(dǎo)系統(tǒng)對目標(biāo)檢測識別算法的實時性，精度要求非常高：在給

4、定時間內(nèi)需要實時完成對目標(biāo)圖像的捕獲、預(yù)處理、檢測與識別，達到實時跟蹤目標(biāo)的目的。而目標(biāo)結(jié)構(gòu)特征圖制備則是直接關(guān)系檢測概率、識別精度的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　本文中目標(biāo)檢測與識別算法的研究以三維目標(biāo)結(jié)構(gòu)圖作為實驗基準數(shù)據(jù)，通過與實時采集圖像進行檢測識別，完善檢測識別算法的適應(yīng)性和魯棒性。
　　本文的第一部分介紹自動目標(biāo)識別技術(shù)的歷史及目前在國內(nèi)外的發(fā)展情況。
　　本文第二部分詳細介紹了三維仿真系統(tǒng)中所涉及的數(shù)學(xué)及幾何變換[

5、11][12]，重點介紹了三維結(jié)構(gòu)圖制備系統(tǒng)中的幾種坐標(biāo)系定義及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，分別包括透視投影變換，矩陣操作，經(jīng)緯度坐標(biāo)與高斯橢球坐標(biāo)系。
　　本文第三部分對三維場景仿真及處理技術(shù)進行介紹。首先對通過三維重建技術(shù)[7][8][9][10]獲得的LIDAR系統(tǒng)三維點云數(shù)據(jù)源(DSM/DEM)格式及規(guī)范進行介紹，然后對三維場景仿真流程進行介紹，并重點對三維場景仿真系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進行詳細闡述。本節(jié)后半部分對通用的三維軟件

6、開發(fā)環(huán)境進行簡單介紹。
　　本文的第四部分介紹目標(biāo)檢測與識別系統(tǒng)[3][4]的基本組成，并對處于核心地位的檢測與識別算法進行簡單介紹，重點對目前流行的幾種識別算法及技術(shù)進行詳細闡述，并總結(jié)各個方法的優(yōu)缺點，從受制約條件影響的角度說明了選用目標(biāo)結(jié)構(gòu)方法的優(yōu)越性。然后針對本文采取的改進后的匹配算法，利用第三部分介紹的方法和思路實現(xiàn)目標(biāo)三維結(jié)構(gòu)圖的制作，并以此為測試數(shù)據(jù)進行仿真實驗。通過實驗結(jié)果的分析，總結(jié)基于目標(biāo)檢測的三維結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)缺