基于卡尔曼滤波的动目标关联成像研究

论文摘要

关联成像是一种通过参考光路散斑分布与信号光路光场强度相关性恢复目标的成像技术。其作为光学成像领域的前沿研究之一,在对于远场成像,穿透大气云层成像,穿透水下湍流成像等方向有着重要的应用前景。关联成像的系统相比于传统成像系统具有更强的穿越复杂环境的能力和更好的抗噪声能力,实现更高分辨率成像,并且系统搭建并不复杂,由于其结构的特殊性,因此具有很强的安全性。本文首先对于关联成像的研究现状、动目标关联成像的研究现状做了详细的调研和分析。本文针对动目标关联成像的发展需要,开展了基于卡尔曼滤波的动目标关联成像研究,主要完成了下列研究内容:基于卡尔曼滤波的动目标关联成像理论研究,包括关联成像的理论基础、基于卡尔曼滤波运动轨迹预测的理论研究、基于卡尔曼滤波的动目标关联成像方案研究;基于卡尔曼滤波的动目标关联成像仿真研究,包括大视场中动目标关联成像的建模仿真、基于卡尔曼滤波的动目标运动轨迹的仿真、基于卡尔曼滤波的动目标关联成像仿真;基于卡尔曼滤波的动目标关联成像实验研究,包括基于卡尔曼滤波的动目标关联成像实验系统的设计与搭建、静止目标关联成像的实验研究、基于卡尔曼滤波的动目标关联成像的实验研究;基于卡尔曼滤波的动目标关联成像性能及优化研究,包括动目标关联成像中信噪比与帧频的研究与优化、关联成像系统与成像算法的优化。本论文在整体上分为以下几个部分:理论部分包括建立了计算式关联成像的模型,并建立了卡尔曼滤波轨迹预测模型,针对上述理论,提出了一种轨迹散斑补偿法,可以实现动目标关联成像;仿真部分包括验证运动目标导致关联成像的成像分辨率退化,基于卡尔曼滤波预测物体运动状态,对于一个在64×64像素视场中以6m/s速度匀速运动物体进行动目标关联成像仿真;实验部分包括设计了一个动目标关联成像的实验系统,设计控制DMD(数字微镜阵列)与探测器的程序配合采集速度可以达到0.5s/组,通过基于卡尔曼滤波的散斑补偿法,同样对于实验中的动目标成像。优化部分包括对于基于卡尔曼滤波散斑补偿法的关联成像仿真得到的信噪比与成像帧频数据进行研究,对于系统提出有针对性的优化方案,包括基于卡尔曼滤波的动目标关联成像的器件选择与算法优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•   1.2 关联成像国内外研究现状
•     1.2.1 国外关联成像的研究现状
•     1.2.2 国内关联成像的研究现状
•   1.3 动目标关联成像的国内外研究现状
•   1.4 关联成像国内外研究现状分析
•   1.5 本文主要研究内容
• 第2章 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像理论研究
•   2.1 引言
•   2.2 关联成像的理论基础
•     2.2.1 关联成像的探测机理
•     2.2.2 关联成像的传输机理研究
•   2.3 基于卡尔曼滤波运动轨迹预测的理论研究
•     2.3.1 基于卡尔曼滤波运动轨迹预测的机理
•     2.3.2 基于质心法目标位置判定的机理
•   2.4 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像方案研究
•   2.5 本章小结
• 第3章 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像仿真研究
•   3.1 引言
•   3.2 大视场中动目标关联成像的建模仿真
•     3.2.1 大视场中动目标关联成像仿真模型的建立
•     3.2.2 仿真的参数选择与结果分析
•   3.3 基于卡尔曼滤波的动目标运动轨迹的仿真
•   3.4 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像仿真
•     3.4.1 轨迹散斑场补偿法的仿真
•     3.4.2 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像仿真
•   3.5 本章小结
• 第4章 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像实验研究
•   4.1 引言
•   4.2 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像实验系统的设计与搭建
•     4.2.1 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像实验系统实验方案设计
•     4.2.2 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像实验系统的实验的搭建
•   4.3 静止目标关联成像的实验研究
•   4.4 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像的实验研究
•   4.5 本章小结
• 第5章 基于卡尔曼滤波的动目标关联成像性能及优化研究
•   5.1 引言
•   5.2 动目标关联成像中信噪比与帧频的研究与优化
•   5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾凡

导师: 张子静

关键词: 关联成像,卡尔曼滤波,动目标,散斑补偿法,系统优化

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN713;O439

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.003835

总页数: 64

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