● 摘要
飞行器稳像及其景像匹配技术是空基和天基视频监控系统的一项关键技术，它涉及到图像处理、计算机视觉、人工智能等领域的知识，在可视预警、无人驾驶飞机、机器人导航和目标跟踪等视频分析和应用领域有着广泛的应用，并且在光电成像制导等军用领域也发挥着重要作用。本文结合课题需求，利用近年来图像处理和计算机视觉领域中的新理论开展了飞行器稳像与运动目标跟踪新技术的研究。主要内容如下： 在数字稳像方面，针对帧间存在较大旋转运动的图像序列，提出了一种基于log-polar变换和非线性最小二乘优化的混合算法。首先，引入空域中的log-polar变换技术作为预处理模块恢复帧间任意角度的旋转运动、较大的缩放运动和平移运动；然后，利用非线性最小二乘优化算法进行优化的运动估计，输出精确的运动估计向量。试验结果表明，该算法能够实现对任意角度的旋转、较大的缩放和平移运动的估计，且精度较高。 在运动目标跟踪方面，我们实现了一个基于飞行器平台的运动目标跟踪软件系统。首先，采用基于Inverse Compositional Algorithm（ICA）的图像对准技术对运动目标进行跟踪；其次，对其进行改进和扩展，提出一种基于边缘特征的局外点剔除算法，采用一种新的模板更新策略，并且引入卡尔曼滤波器进行运动预测，使我们的跟踪算法具有低的计算复杂度和良好的鲁棒性；最后，对遮挡问题、目标重现问题以及目标确认问题进行研究，解决了目标跟踪过程中存在的遮挡、目标重现和目标确认问题。 最后，本文集成了上述算法，给出了试验和分析结果，并对未来的工作做出了展望。