1、复杂背景下弱小目标的稳定跟踪控制兵工动化2006 年第 25 卷第 1 期一控技 mMeasurementandControlTechnique0.I.Automation2006,Vo1.25,No.1文章编号;1006-1576(2006)01-006202复杂背景下弱小目标的稳定跟踪控制黄成都,彭定明,王小青(中国兵器工业第 58 研究所军品部,四川绵阳 621000)摘要:复杂背景下弱小目标的稳定跟踪控制,利用自适应阈值跟踪波门和鼠标导引来实现.该控制通过电视/红外成像和激光测距以及视频处理技术,结合编码器测量角度值,得到目标偏离视场中心的偏差值,然后将偏差值作为负反馈送给光电跟踪伺服
2、,驱动转台朝着减小偏差量的方向转动,从而实现对目标的稳定跟踪.关键词:稳定跟踪;弱小目标;自适应控制;阈值波门;鼠标导引中图分类号:TP273.5 文献标识码:AStableTrackingControlofPunyTargetinComplicatedBackgroundHUANGCheng.du,PENGDing.ming,WANGXiao.qing(Dept.ofArmamentProducts,No.58ResearchInstituteofChinaOrdnanceIndustry,Miangyang621000,China)Abstract:Thestabletrackingcon
3、trolofpunytargetincomplicatedisrealizedbyutilizingthetrackingwindowofadaptivethresholdvaluefunctionandmouseguidefunction.AfterprocessingofTV/infraredimagingandlasertelemeter,aswellasvideotechnology,andcombiningwiththeanglevalueofencoder,thebiasvalueofthepunytargetdeviatingfromthecentralofvisualfiled
4、wasobtainedbythesystem.Andthen,thebiasvaluewasusedasnegativefeedbacktothephotoelectrictrackingservomechanismanddrivetheswiveltabletorunalongthedirectionofdecreasingthebiasvalue,consequently,thestabletrackingcontrolofpunytargetincomplicatedwasachieved.Keywords:Stabletracking;Punytarget;Adaptivecontro
5、l;Trackingwindow;Guidemouse1 引言如何能在诸多恶劣环境和复杂背景下实现对目标特别是弱小目标的稳定跟踪,是近程防空反导武器急待解决的问题.而采用自适应阈值波门技术进行图像处理,通过恰当地程序设计控制流程和运用鼠标导引功能,便可实现复杂背景图像中目标的稳定提取,也可对复杂背景下弱小目标稳定跟踪.2 复杂背景下弱小目标稳定跟踪控制系统2.1 硬件设计红外图电视图量控制量 PWlVl伺服控 1图 1 跟踪控制系统硬件组成硬件结构利用电视/红外成像技术和激光测距技术以及视频处理技术,结合编码器测量角度值,得到目标偏离视场中心的偏差值,然后将这个偏差值作为负反馈送给光电跟踪伺服
6、,驱动转台朝着减小偏差量的方向转动,从而实现对目标的稳定跟踪.其组成结构如图 1.2.2 跟踪控制流程设计根据波门内图像的平均亮度特征自动调节图像分割的阈值,分割图像,识别目标,并对目标图像进行增强,同时对识别出来的目标特征自动调节波门.在屏幕中鼠标点击区域设置一个固定跟踪波门,规定波门的中心为鼠标指定位置.并设计跟踪控制流程以实现复杂背景下目标的稳定跟踪.首先由操作手用鼠标(或操纵杆)将目标拉到屏幕中心,点击鼠标(或设置为切换自动按钮),并启动鼠标导引功能和自适应阈值跟踪波门,这时在屏幕图像的中心将出现一个固定跟踪波门,而且鼠标的位置(或十字丝) 就是波门的中心,将处理的范围优先锁定在波门内
7、部的小区域内.在这个小区域中,图像处理调用自适应阈值跟踪波门功能.先统计波门内所有像素点的平均亮度特征,并以此为根据自动调节目标分割识别的阈值取值(可自由设置上,下限范围),提取目标(目标亮度一般都高于背景,所以根据平均亮度特征识别目标比较准确);然后对跟踪波门内识别出来的目标图像部分进行增强,以提高目标和背景的对比度,使目标更加明显,实现对目标的跟踪;最后对提取的目标像素总数,波门内像素总数进行统计和比较,并将比值作为控收稿日期:2005-06-29:修回日期:20050819作者简介:黄成都(1982 一),男.贵州人.工程师,2004 年毕业于北京航空航天大学.从事光电跟踪控制技术研究.
8、?62?工 I 动化2006 年第 25 卷第 l 期虢 mMeasurementandControlTechniqueO.I.Automation2006,Vo1.25,No.1制量调节波门,从而实现随目标特征变化波门的自动调节.调节波门之后,波门内部图像的平均亮度特征更接近于目标的亮度特征,有助于目标的稳定识别.启动鼠标导引功能一段时间之后,控制流程切出鼠标导引控制,进入其他的图像处理和跟踪控制流程.以红外跟踪为例,部分控制流程如图 2.图 2 红外跟踪部分控制流程示意图3 试验分析该自适应控制方法适用于复杂背景下目标特别是弱小目标的稳定跟踪.在多云的复杂背景下,能对 24km 左右的弱小
9、目标实施跟踪和数据采集,截取自动跟踪部分数据绘制方位,高低跟踪误差曲线,如图 3 所示.由方位,高低的跟踪误差曲线图和计算所得的跟踪误差可以看到,基于图像处理自适应阈值跟踪波门技术和鼠标导引功能的跟踪控制流程在实际跟踪控制中的跟踪效果是很稳定的,有效的.一一系列 1 方位跟踪误差 0.16rail 系列 2 高低跟踪误差 0.1Omil图 3 截取自动跟踪数据4 结论采用自适应阈值跟踪波门技术,鼠标导引功能和自适应控制方法,恰当地设计控制流程,在复杂背景下对目标的跟踪效果得到了很大提高,特别是对复杂背景中弱小目标的跟踪稳定效果显着.参考文献:【1】何照才,胡保安.光学测量系统【M】.北京:国防
10、工业出版社.2002.2】郭治 .现代火控理论M】.北京:国防工业出版社,1996.3】陈新海 ,李言俊,周军.自适应控制及应用M】.西安:西北工业大学出版社,1998.【4】王宗海,吕英,等.数字图像信号处理【M】.上海 :上海远东出版社.1993.5】谢剑英 .微型计算机控制技术M】.北京:国防工业出版社.1991.$_童袋磐黄仿真结果证明,应用现代控制理论对二级倒立摆这样的不稳定系统进行控制,有较强的控制能力.但是对于不同的离散时间和不同的 Q,R 矩阵得出的结果是不完全相等的.在设计中如何选取离散时间有可参考的原则,如何取 Q,R 矩阵等,只有对得到的结果进行分析,选取一组较好的参数才
11、行.参考文献:1】FurutaK,OchiaiTOnoN.AltitudeControlATripleInveedPendulumfJ1.Int.J.Control,1984.39(6):l35ll365.2】程福雁 ,钟国民,李友善.二级倒立摆的变参量模糊控制J. 信息与控制,1995,24(3):l89-192.3】刘珊中 ,朱邦太,邓兵.基于 H 控制的倒摆平衡系统鲁棒性研究【J.电光与控制,2000,(2):卜 6.自动测试系统软件平台的设计李毓辉.郭群山,(军械工程学院导弹工程系.河北石家庄 050003)周雄伟(76321 部队.广东广州 510530)摘要:自动测试系统软件平台,
12、利用 IVI 规范配置仪器无关性系统,即用逻辑名调用初始化函数,检查配置文件确定仪器并与仪器建立会话,将会话句柄返给驱动程序,通过句柄发送控制命令和接收数据.同时采用数据库接口管理测试数据.DesignofATSSoftwarePlatformAbstract:ForATSSOftwareplatform.instrumentsindependencesystemwassetupwithIVIcriterion.Atfirst,theinitializationfunctionwascalledwithlogicname.Second.configurationfilewascheckedtomakesureinstrumentsandconversationsetupwithinstruments.Third.theconversationhandleswerereturnedtodriveprogram.Forth.thecontrolcommandanddatawerereceivedandsentbyconversationhandleAtonetime.testeddatawasmanagedbydatabaseinterface.?63?
