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CCD測量系統(tǒng)中基于自適應(yīng)相關(guān)算法的動態(tài)目標(biāo)跟蹤
摘要：相關(guān)匹配是目標(biāo)跟蹤和模式識別的一種重要方法。介紹了CCD（電荷耦合器件）誤差測量系統(tǒng)光學(xué)原理；針對該測量系統(tǒng)實(shí)際情況，提出了用相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置的測量；使用自適應(yīng)相關(guān)匹配的方法，實(shí)現(xiàn)了對連續(xù)視頻圖像中動態(tài)目標(biāo)的跟蹤；給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對算法提出了改進(jìn)的意見。關(guān)鍵詞：CCD測量 圖像處理 自適應(yīng)相關(guān) 目標(biāo)跟蹤
基于相關(guān)算法的目標(biāo)跟蹤是利用從以前圖像中獲得的參考模板，在當(dāng)前圖像中尋找最相似的區(qū)域來估計當(dāng)前目標(biāo)位置的方法。它對于背景復(fù)雜、會有雜波噪聲的情況具有良好的效果。CCD（電荷耦合器件）測量技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一種非接觸式測量技術(shù)。CCD攝像器件在分辨率、動態(tài)范圍、靈敏度、實(shí)時傳輸方面的優(yōu)越性是其它器件無法比擬的，在動態(tài)飛行目標(biāo)跟蹤測量中發(fā)揮著重要的作用。作者在CCD測量系統(tǒng)中使用相關(guān)匹配的方法，實(shí)現(xiàn)了對連續(xù)視頻圖像中動態(tài)目標(biāo)的跟蹤。
1 CCD誤差測量系統(tǒng)原理
在同一觀測位置布置兩臺CCD，其視軸平行。其中CCD1用于瞄準(zhǔn)，CCD2用于跟蹤飛行目標(biāo)。CCD1瞄準(zhǔn)線和視軸重合，獲得瞄準(zhǔn)線和靶標(biāo)之間的偏差角α。CCD2獲得飛行目標(biāo)和靶標(biāo)之間的偏差角β。系統(tǒng)要求得到瞄準(zhǔn)線和飛行目標(biāo)之間的水平和垂直方向上的偏差角ψx、ψy。因此規(guī)定CCD的視場中均以靶標(biāo)十字中心為原點(diǎn)，向左和向上為正方向，將α、β分別投影到坐標(biāo)軸上得到水平和垂直方向上的偏差角αx、αy、βx、βy。兩臺CCD的視頻軸平行，視軸間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CCD到目標(biāo)的距離，因此可以認(rèn)為兩CCD的視軸重合。所以有：
ψx=αx-βx，ψy=αy-βy (1)
圖1是系統(tǒng)的原理圖，圖中靶板上的黑十字是靶標(biāo)，虛線十字為瞄準(zhǔn)分劃板在靶板上的投影（由于實(shí)際靶板上沒有，所以用虛線表示）。
2 圖像處理算法的選擇
從系統(tǒng)的原理分析可知，要完成偏差角度的測量首先應(yīng)當(dāng)從圖像中提取出各個目標(biāo)在圖像中的位置，再根據(jù)CCD當(dāng)量（每像元對應(yīng)的弧度數(shù)）算出水平和垂直方向的偏差角。從CCD1的圖像中的最靶標(biāo)十字和瞄準(zhǔn)分劃板的位置，從CCD2的圖像中提取靶標(biāo)十字和飛行目標(biāo)的位置。
由于飛行目標(biāo)幾乎貼地飛行，CCD視場中有復(fù)雜的地面背景。而且靶標(biāo)是不發(fā)光的暗目標(biāo)，與背景灰度反差不大，很難將目標(biāo)從背景中分離出來，因此只有采用相關(guān)處理技術(shù)來進(jìn)行目標(biāo)識別，才能實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)誤差和飛行軌跡的測量。相關(guān)算法非常適合在復(fù)雜背景下識別和跟蹤運(yùn)行目標(biāo)。由于系統(tǒng)圖像處理是事后處理，處理連續(xù)的大量視頻圖像，實(shí)時性要求不高，而對處理精度和自動處理程度要求較高，因此采用該算法。
本系統(tǒng)中相關(guān)處理將預(yù)先選定的目標(biāo)或目標(biāo)特定位置作為匹配樣板，求取模板和輸入圖像間的相關(guān)函數(shù)，找出相關(guān)函數(shù)的峰值及所在位置，求判斷輸入圖像是否包括目標(biāo)圖像及目標(biāo)位置。
3 相關(guān)算法的原理及改進(jìn)
在機(jī)器識別事務(wù)的
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