针对目前调焦评价函数存在的灵敏度低、鲁棒性差、易进入饱和区等问题, 提出了一种融合灰度梯度和暗通道L0范数的调焦评价函数。首先分析并证明了清晰图像与离焦图像相比具有亮度更大、更稀疏的暗通道这一特性, 然后选择了暗通道的L0范数对图像的离焦情况进行评价, 最后融合图像灰度梯度与暗通道的L0范数构建了一种新的调焦评价函数。在对森林、公路、天空中的无人机、室内静物等多种场景的调焦实验中, 使用单核DSP处理速度为9 Hz, 基本满足实时性; 受到外界干扰时函数曲线没有出现伪峰; 在离焦比较严重的情况下没有进入饱和区, 仍然能够保持一定的陡峭度。实验结果表明, 本文提出的调焦评价函数具有较好的灵敏度和鲁棒性, 可以满足光电成像系统对实时调焦的要求。

为了提高图像处理器目标跟踪的准确度和对复杂环境的适应能力, 设计了一种CPCI架构的多传感器融合图像跟踪系统。针对高分辨率高帧频图像的采集、目标搜索与跟踪, 设计并实现了以FPGA+DSP为核心的嵌入式图像处理平台, 采用CPCI标准总线作为数据共享通道, 由嵌入式图像处理平台完成实时计算, 数据中心完成跟踪结果的数据融合和系统综合控制。实验结果表明: 系统可以实现多路不同分辨率CameraLink图像或HD-SDI图像的采集和融合跟踪处理, 该架构处理能力强, 可扩展性高, 结构紧凑, 为图像融合跟踪系统提供了一种可靠的解决方案。

为了提高光电跟踪系统的稳定性和自主跟踪能力, 对多传感器数据融合算法和数据的有效性估计进行研究, 提出一种多传感器自主跟踪算法。首先按照统计学方法, 实时估计各传感器数据的误差协方差。然后按照均方误差最小准则, 对各路数据进行融合。将最小二乘多项式拟合法和记忆衰减因子应用到误差协方差估计中, 提高了融合结果的可信度。最后, 提出一种多传感器跟踪数据切换策略, 自动选择有效传感器数据中置信度最高、跟踪效果最优的一路数据, 从而实现自主稳定跟踪的目的。实验结果表明, 使用改进后的数据融合算法比原始方法的最终传感器选择结果正确率提高37.5%左右。在几种典型的传感器数据异常情况下,该数据融合算法和多路数据切换策略能够完成自主跟踪的目的。