CCD測量系統中基于自適應相關算法的動態目標跟蹤

摘要：相關匹配是目標跟蹤和模式識別的一種重要方法。介紹了CCD（電荷耦合器件）誤差測量系統光學原理；針對該測量系統實際情況，提出了用相關算法實現目標位置的測量；使用自適應相關匹配的方法，實現了對連續視頻圖像中動態目標的跟蹤；給出了實驗結果，并對算法提出了改進的意見。

    關鍵詞：CCD測量 圖像處理 自適應相關 目標跟蹤

基于相關算法的目標跟蹤是利用從以前圖像中獲得的參考模板，在當前圖像中尋找最相似的區域來估計當前目標位置的方法。它對于背景復雜、會有雜波噪聲的情況具有良好的效果。CCD（電荷耦合器件）測量技術是近年來發展迅速的一種非接觸式測量技術。CCD攝像器件在分辨率、動態范圍、靈敏度、實時傳輸方面的優越性是其它器件無法比擬的，在動態飛行目標跟蹤測量中發揮著重要的作用。作者在CCD測量系統中使用相關匹配的方法，實現了對連續視頻圖像中動態目標的跟蹤。

1 CCD誤差測量系統原理

在同一觀測位置布置兩臺CCD，其視軸平行。其中CCD1用于瞄準，CCD2用于跟蹤飛行目標。CCD1瞄準線和視軸重合，獲得瞄準線和靶標之間的偏差角α。CCD2獲得飛行目標和靶標之間的偏差角β。系統要求得到瞄準線和飛行目標之間的水平和垂直方向上的偏差角ψx、ψy。因此規定CCD的視場中均以靶標十字中心為原點，向左和向上為正方向，將α、β分別投影到坐標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，視軸間距遠遠小于CCD到目標的距離，因此可以認為兩CCD的視軸重合。所以有：

ψx=αx-βx，ψy=αy-βy     (1)

圖1是系統的原理圖，圖中靶板上的黑十字是靶標，虛線十字為瞄準分劃板在靶板上的投影（由于實際靶板上沒有，所以用虛線表示）。

2 圖像處理算法的選擇

從系統的原理分析可知，要完成偏差角度的測量首先應當從圖像中提取出各個目標在圖像中的位置，再根據CCD當量（每像元對應的弧度數）算出水平和垂直方向的偏差角。從CCD1的圖像中的最靶標十字和瞄準分劃板的位置，從CCD2的圖像中提取靶標十字和飛行目標的位置。

由于飛行目標幾乎貼地飛行，CCD視場中有復雜的地面背景。而且靶標是不發光的暗目標，與背景灰度反差不大，很難將目標從背景中分離出來，因此只有采用相關處理技術來進行目標識別，才能實現瞄準誤差和飛行軌跡的測量。相關算法非常適合在復雜背景下識別和跟蹤運行目標。由于系統圖像處理是事后處理，處理連續的大量視頻圖像，實時性要求不高，而對處理精度和自動處理程度要求較高，因此采用該算法。

本系統中相關處理將預先選定的目標或目標特定位置作為匹配樣板，求取模板和輸入圖像間的相關函數，找出相關函數的峰值及所在位置，求判斷輸入圖像是否包括目標圖像及目標位置。

3 相關算法的原理及改進

在機器識別事務的

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