1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 河北石家庄 050003
2 中国人民解放军 32181部队, 河北石家庄 050000
3 石家庄铁道大学电气与电子工程学院, 河北石家庄 050043
为实现在光电跟踪系统条件下的高精度测量并且满足复杂环境下高精度目标匹配, 本文选用去均值归一化互相关匹配算法。为提高匹配速度以及跟踪实时性, 利用和表法计算公式中图像求和、平方和图像匹配互相关来简化计算复杂度；采用小波分层金字塔法作为搜索策略, 并将模板质心作为参考点进行十字形搜索, 引入终止阈值减少误匹配点进一步提高搜索速度。为验证该算法的有效性, 实验中将光电跟踪系统放置在二维转台上, 调整转台利用该算法跟踪目标靶板。实验结果表明, 目标脱靶量控制在 3个像素以内, 该算法在光电跟踪系统上可实现高精度稳定跟踪。
模板匹配 光电跟踪系统 归一化互相关匹配 和表法 小波金字塔 image matching optoelectronic tracking system normalized cross correlation sum-table scheme wavelet pyramid
西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对基于模板匹配的目标跟踪算法在目标被遮挡时容易出现跟踪丢失的问题,提出一种改进的结合遮挡判断和Kalman预测器的模板匹配算法。首先使用三帧差分法提取运动目标并计算运动目标区域。然后针对目标是否被遮挡引入Bhattacharyya距离进行判断,当Bhattacharyya距离小于设定的阈值,表明目标没有被遮挡,则使用归一化互相关(NCC)匹配算法对目标进行稳定跟踪,反之则利用Kalman预测器对被遮挡目标的位置和大小进行预测。实验结果表明,所提算法在静态背景下、目标发生遮挡时的跟踪成功率达到71.43%,比单一NCC匹配算法提高了21.43个百分点。
图像处理 目标跟踪 三帧差分法 Bhattacharyya距离 归一化互相关匹配算法 Kalman预测器 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181023
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
设计一种具有全息特性的平面编码靶标,该编码靶标利用局部编码获得该部分在靶标上的位置及靶标整体状态,可应用于位姿测量,提高了测量范围和测量精度。针对编码靶标的解码和匹配问题,提出基于靶标图像逆投影校正和相关匹配的解码算法,采用透视变换,将靶标图像重建到三维空间中,对其进行旋转校正后再投影到原像面中。改进了相关匹配算法,改进后只需搜寻编码靶标上的标志点,匹配效率得到提高。实验结果表明,所提解码匹配方法具有很好的匹配效果和匹配效率。图像逆投影校正方法可应用于摄影测量中的编码靶标解码匹配,不受编码规则限制,可有效提高解码正确率。
测量 全息性 编码靶标 逆投影校正 相关匹配 位姿测量
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 武汉海阔科技有限公司, 湖北 武汉 430070
目标跟踪系统中比较难解决的一个问题就是遮挡,当一个目标被另一个物体部分或全部遮挡时,跟踪的特性就会不完整或彻底消失,导致目标跟踪失败。为了解决这一问题,采用不变矩和归一化相关(NCC)对目标遮挡进行判断,然后采用目标位置和速度进行航迹外推,对大量外场视频进行仿真并把算法移植到硬件平台。结果表明,通过上述方法可以有效解决目标跟踪遇到的遮挡问题。
不变矩 快速金字塔分层搜索 归一化交叉相关(NCC) 查找表 相关匹配 invariant moment fast pyramid-layered searching NCC (normalized correlation coefficient) look-up table correlation matching
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为实现大口径光学元件波前功率谱密度(PSD)的高精度、低成本检测,提出了一种将干涉与拼接技术结合的检测方法。推导了波前PSD的计算方法,提出了基于相关匹配的子孔径拼接算法,分析了拼接干涉检测的误差来源。对拼接检测算法进行了仿真验证,结果表明,拼接检测的波前畸变峰谷值(dpv)与PSD的均方根值(PRMS)的相对偏差分别为1.2%和0.1%。采用口径为620 mm×450 mm光学元件开展了5次拼接检测实验,比较了拼接检测与全口径直接检测结果,两者分布一致, dpv偏差不大于0.012λ(λ=632.8 nm),PRMS偏差不大于0.03 nm,表明该算法稳定可靠,可实现大口径光学元件波前PSD的拼接检测。
测量 子孔径拼接 相关匹配 功率谱密度 波前测量
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
根据数字水准仪条码为不同宽度黑白交替出现的共性特征,提出了一种基于匹配图像与模板图像条目数相同且等宽原理的快速自适应相关匹配条码定位方法。通过对实测图像进行灰度化、剪切与校正等预处理来获取待匹配条码灰度图像,根据待匹配图像与模板图像条目数相同且等宽假设获取每次匹配时匹配图像缩放比例系数,并运用双线性插值方法将待匹配图像转换为与模板图像等宽的匹配图像,将自适应缩放实测图像与模板图像进行移位相关运算来实现条码的匹配与精确定位。水准测量高度实验结果表明:该方法充分利用了视场中条码图像整体信息,具有抗干扰能力强、不依赖编码规则、算法效率与精度高的特点,可广泛应用于不同编码规则条码标尺高度测量。
测量 测绘计量 条码定位 相关匹配 自适应缩放 数字水准仪 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011203
1 中国科学院电子学研究所空间信息处理与应用系统技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院遥感与数字地球研究所国家遥感应用工程技术研究中心, 北京 100101
3 北京航天宏图信息技术有限责任公司, 北京 100195
提出了一种利用光学卫星五谱段合一多光谱相机影像定量检测卫星颤振，并采用点扩展函数（PSF）空间移变降质模型对影像进行恢复的方法。从时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)的工作原理出发介绍了卫星颤振对TDICCD影像的影响，提出了利用五谱段合一多光谱相机影像进行卫星颤振定量检测的方法，在颤振检测技术中，利用了稳定的相位辐角相关匹配算法进行波段间配准，算法的匹配精度可达到1/50 pixel。提出了利用PSF空间移变降质模型对影像进行恢复的方法。对资源三号（ZY-3）北京区域的影像进行了实验，用清晰度、细节能量、边缘能量和图像对比度作为客观评价标准。结果表明，恢复后的影像客观指标提高约2倍。同时，用SPOT5同区域正射影像进行了客观指标的横向对比，对比的结果也初步表明能较好地恢复卫星颤振降质。
遥感 颤振检测和补偿 五谱段合一多光谱相机 空间移变降质模型 辐角相关匹配
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室，四川 成都 611731
对时域自相关匹配方法降低OFDM (正交频分复用)系统的PAPR (峰均功率比)进行了研究。该方法的基本思想是在时域加入一个随机序列发生器，随机序列与原始信号在时域叠加，以达到降低OFDM系统PAPR的目的，并可以在接收端实现信号的盲检测。该方法的信号处理过程是在时域，故仅需要一个IFFT (快速傅里叶逆变换)操作，就能降低计算复杂度。仿真结果表明，该方法可以获得与传统SLM (选择性映射)方法相似的PAPR和BER (误码率)性能，但计算复杂度比传统的SLM方法降低了很多，从而验证了该方法的有效性。
正交频分复用 峰均功率比 信号盲检测 时域自相关匹配 OFDM PAPR signal blind detection time-domain autocorrelation matching
1 清华大学 精密测试技术与仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 解放军电子工程学院 安徽省红外与低温等离子体重点实验室, 合肥 230037
为克服传统相关匹配算法计算复杂度过大的缺点,基于快速傅里叶变换和积分图提出了一种快速相关匹配算法.在不改变传统相关匹配计算结果的前提下,该算法通过对相关系数公式的分析和化简,用快速傅里叶变换计算模板图像和基准图像的相关,并采用积分图计算基准图像灰度值及其能量的窗口积分,使相关匹配计算量与模板图像大小近似无关,从而大大降低了计算复杂度.不同光照条件下图像匹配实验和复杂环境下目标跟踪实验结果表明,该算法具有很强的抗干扰能力,其执行效率比传统相关匹配提高1~2个数量级.
快速相关匹配 图像匹配 快速傅里叶变换 积分图 Fast correlation matching Image matching Fast Fourier Transform(FFT) Integral image
