图像识别技术

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1、图像识别技术摘　要：本文介绍了一种基于图像识别的航天器自动化瞄准方法，探讨了光照和目标背景都不确定情况下的标杆图像预处理方法，根据系统对识别精度和成功率要求较高的特点，采用了时间复杂度和空间复杂度都较高的模板匹配识别算法，并针对模板匹配运算量大的特点提出了改进方法。关键词：图像识别；模板匹配；瞄准；自动化中图分类号：TP391.4文献标识码：A文章编号：1811-8755(2004)0845ImagemanipulationtechnologyandautomaticaimingWANGWei-hui1,HOU

2、Kuan-yao2（TheSecondArtilleryEngineeringInstitut,Xi’an710025,China;96163troopsskilltechniqueofAnhui,HuangShan245611,China）Abstract:Thisarticlemainlyintroducedamethodofautomaticaimingofspacecraftbasedonimagemanipulation,anddiscussedpretreatmentmethodtoprocesss

3、urveyorpoleimageinconditionofdubiousilluminationandobjectbackground.Aimatthehighaccuracyandsuccessratioofidentificationdemandedbysystem,templatematchingidentificationalgorithmofhighspace-timecomplexityisused,moreoversomeimprovedalgorithmtodealwithgreatamount

4、ofcalculationintemplatematchingisputforward.Keyword:ImageManipulation;TemplateMatching;Aiming;Automatization1前言瞄准目标是航天器发射必不可少的一项操作，为提高系统自动化操作水平，缩短发射准备时间，减少操作误差，研究自动化瞄准这一课题有着很强的必要性。自动化瞄准系统的主要设备光电准直经纬仪属于精密光电仪器，它对目标的自动识别是解决这一问题的关键点之一。由于在性能上和使用上的特殊性，自动瞄准中的目标识别和一

5、般意义上的图像识别有着很大不同，主要体现在视场光照条件的不确定性、目标背景的不确定性以及对识别精度和成功率的高要求上。2系统组成及工作原理瞄准是通过照准一个事先已定位的目标获得发射点的大地坐标参数，经过角度转换再把大地坐标系传递到航天器控制系统，使之对准射击方向。自动瞄准系统的功用就是要实现这一过程的自动化操作。自动瞄准系统组成方框图如图1所示，主要由物镜成像系统、目镜成像系统、图像获取系统、回转系统及计算机处理与控制系统组成。物镜成像系统中的图像信息经分光棱镜后分为两路，一路进入目镜系统，直接显示在瞄准分划板

6、上，供操作人员监视和检查；另一路由CCD图像获取系统生成数字图像信号，经图像采集卡采集送入计算机处理与控制系统。计算机对采集的信号处理并识别后，得到目标方位偏差信号，以此偏差信号控制回转系统的转动，消除方位偏差，完成经纬仪的定向。然后计算机根据事先输入的诸元数据，计算出装角数值，再一次控制回转系统转动相应的角度，完成射向标定。光电准直经纬仪物镜系统计算机处理与控制系统回转系统CCD图像获取系统目镜系统分光棱镜瞄准结果显示图1系统组成方框图本系统中，计算机处理与控制系统要完成数据采集、处理与过程控制等功能，在整个

7、系统中处于核心位置，而图像识别软件则是该子系统的关键部分。图像识别的目标因系统的不同而略有差异，本系统以使用最多的标杆仪为识别目标。3图像预处理为了在不同条件下准确识别出标杆仪，需要对图像进行必要的预处理，3.1图像获取ＣＣＤ光电元件经纬仪物镜组视频采集卡计　算　机标　杆　仪显　示　器图２图像获取流程图在光电准直经纬仪上加装面阵CCD光电转换元件，使准直分划板的十字丝和CCD中心重合。图２表示了图像获取的过程。外界图像经过经纬仪物镜组折射后，聚焦在CCD光电转换元件上。由于CCD输出的是模拟信号，不能直接被计算

8、机识别，需要视频采集卡进行取样采集，再送给计算机处理，最后在显示器上得到图像。本系统中采用像素单元为768×576的彩色CCD，视频采集卡具有采集24位RGB彩色图像的能力，保证了获取图像有着较高的分辨率。3.2颜色模型转换图像识别中一般采用彩色图像→灰度图像→二值图像的转换流程对图像进行处理。在实现这个转换流程之前，首先要把RGB颜色模型转化为YUV颜色模型，因为YUV颜色模型便于在