【摘 要】
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海军舰艇出海训练或者作战离不开空中力量的支持,通常随舰艇一起出海的是舰载飞机。有力的空中力量支援离不开高效的舰面飞机调运。传统的人工调运方法不仅低效而且容易出错,从而导致飞机的磕碰甚至灾难性的后果。因此,舰面飞机态势的实时准确监视对调度人员掌握全局信息和发出及时合理的命令至关重要。基于计算机视觉的方法是处理如上问题的有用方法之一。本文针对舰面的飞机调运任务提出用基于区域模板和局部特征的技术解决飞机
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海军舰艇出海训练或者作战离不开空中力量的支持,通常随舰艇一起出海的是舰载飞机。有力的空中力量支援离不开高效的舰面飞机调运。传统的人工调运方法不仅低效而且容易出错,从而导致飞机的磕碰甚至灾难性的后果。因此,舰面飞机态势的实时准确监视对调度人员掌握全局信息和发出及时合理的命令至关重要。基于计算机视觉的方法是处理如上问题的有用方法之一。本文针对舰面的飞机调运任务提出用基于区域模板和局部特征的技术解决飞机在舰面调运过程中的态势监视问题,并针对具体应用情况对特征点提取算法、帧间位姿估计算法等提出了改进优化方法。主要研究内容如下:1.针对飞机调运工程背景下的特征点检测算法对光照鲁棒性要求较高的情况,设计了一种先通过边缘检测和灰度差对图像预处理再使用Harris算子进行运算的改进特征点检测算法。采用Canny边缘检测和灰度差预处理进行角点预筛选,提高检测效率、抗噪性,获得良好的旋转不变性;然后通过对改进算法筛选出的特征点采用非极大值抑制方法以减少伪角点;最后临近点取平均值解决角点簇问题并将精度提升至亚像素级。改进算法抗噪性、检测效率和精度较传统算法均有较大提升,可应用于工程实践中。2.针对舰面环境中飞机调运态势监视受噪声、光照和遮挡等因素影响较大的问题,在前文特征点检测的基础上设计了通过正交分解的以归一化互相关法为相似度测量方法的区域模板跟踪方法。通过图像的灰度信息与微分信息,采用归一化互相关的相似度测量计算方法和区域搜索的搜索方式,快速准确地匹配出效果相对较好的位置。由于NCC具有灰度线性不变性,可以利用正交分解提升计算速度。在跟踪过程中通过飞机特征点校正匹配中心点以及不断对模板库进行更新以降低匹配漂移。实验结果显示提出算法对运动飞机多目标的跟踪效果较好,并且算法运行时间较短,可以满足对舰面飞机实时态势监视的要求。3.阐述分析了位姿估计相关理论基础。通过控制噪声、焦距变化及控制点个数等变量讨论了各Pn P算法对摄像机轻微晃动的敏感性。仿真实验表明OPn P和OPn P+LHM算法鲁棒性更好,是较好的解算舰面飞机态势的算法。
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