红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.07.009

兵工学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (7): 1213-1221.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2015.07.009

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

李成^1,2，李建勋^1,3，童中翔¹，贾林通¹，张志波¹

（1.空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安 710038; 2.空军航空大学，吉林长春 130072；

收稿日期:2014-09-04 修回日期:2014-09-04 上线日期:2015-09-21
通讯作者: 李成 E-mail:15109288577@163.com
作者简介:李成（1983—），男，讲师
基金资助:
国家自然科学基金项目（61203134、61301233）

Research on Partial Image Recognition and Tracking in Infrared Imaging Terminal Guidance

LI Cheng^1,2， LI Jian-xun^1,3， TONG Zhong-xiang¹， JIA Lin-tong¹， ZHANG Zhi-bo¹

（1.Aeronautics and Astronautics Engineering Institute, Air Force Engineering University， Xi’an 710038， Shaanxi， China;2.Aviation University of Air Force, Changchun 130022, Jilin, China; 3.Science and Technology on Complex Aviation Systems Simulation Laboratory, Equipment Academy of the Air Force， Beijing 100076， China）

Received:2014-09-04 Revised:2014-09-04 Online:2015-09-21
Contact: LI Cheng E-mail:15109288577@163.com

摘要/Abstract

摘要： 针对红外成像制导末端目标图像充满导引头视场影响目标识别跟踪的问题，提出一种红外成像制导末端局部图像识别跟踪的方法。分析了红外成像制导原理；选取了高亮区比例、灰度标准偏差、长宽比、紧凑度和复杂度等5个特征量作为特征提取和目标识别的依据，提出适合导弹的目标快速识别算法；通过计算红外成像制导末端目标图像，在导引头焦平面上的投影面积的变化情况，分析了弹目距离与相对速度对目标图像变化情况的影响，研究了形心跟踪到局部图像跟踪的转换时机。综合考虑了可靠性和实时性要求，选取飞机机头作为局部图形跟踪的跟踪点；搭建红外成像制导仿真场景，对所提出的方法进行仿真分析。仿真结果表明：该方法能够有效地识别图像中的目标，减小红外成像导引头跟踪盲区，实现红外成像制导末端的平稳跟踪。

关键词: 飞行器控制、导航技术, 红外成像制导, 红外图像, 特征提取, 目标识别, 形心跟踪, 局部图像跟踪

Abstract: A new method for partial image recognition and tracking in the infrared imaging terminal guidance is proposed for the problem of that the field-of-view of infrared seeker filled with target affects target recognition and tracking. The principle of infrared imaging guidance is analyzed. Five characteristic quantities, such as highlight region proportion, standard deviation of gray value, length-width ratio, compactness and complexity, are used as the criteria of feature extraction and target recognition. A fast target recognition algorithm suitable for missile is proposed. The change of target image projection area on seeker’s focal plane in the infrared imaging terminal guidance is calculated. The effects of missile-target distance and relative velocity on aircraft imaging are analyzed. The switching from centroid tracking to partial image tracking is studied. Considering reliability and real-time, the nose cone of aircraft is selected as the tracking point for partial image tracking. The simulation scene of infrared imaging guidance is built. The simulation results are analyzed. Experimental results show that the proposed method can effectively recognize the targets in the infrared images, decrease the blind area, and realize the steadily tracking in the infrared imaging terminal guidance.

Key words: control and navigation technology of aerocraft, infrared imaging guidance, infrared image, feature extraction, target recognition, centroid tracking, partial image tracking

中图分类号:

李成，李建勋，童中翔，贾林通，张志波. 红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究[J]. 兵工学报, 2015, 36(7): 1213-1221.

LI Cheng， LI Jian-xun， TONG Zhong-xiang， JIA Lin-tong， ZHANG Zhi-bo. Research on Partial Image Recognition and Tracking in Infrared Imaging Terminal Guidance[J]. Acta Armamentarii, 2015, 36(7): 1213-1221.

参考文献

［1］简爱平．红外目标图像建模与仿真［D］．西安：西北工业大学，2001．
JIAN Ai-ping. Modeling and simulation of target's infrared images［D］. Xi'an：Northwestern Polytechnical University, 2001.（in Chinese）
［2］ Morin A，Lessard P. Development of an infrared imaging seeker emulator for countermeasure studies［J］. Proceedings of the SPIE，1999， 3692：255-268.
［3］ Arco J S D, Kemper P J, Pringle L N. Closed loop guidance of imaging infrared missile seekers［J］. Proceedings of the SPIE，1999，3701：254-265.
［4］ Cannon M B, Passmore R C. Improved acquisition capabilities of tactical IR seekers modeled with the infrared sensor performance analysis model［J］. Proceedings of the SPIE，1997，3063：198-207.
［5］张健，张建奇，邵晓鹏.基于Vega Prime的红外场景生成技术在成像制导仿真系统中的应用［J］.红外技术，2005，27(2)：124-128.
ZHANG Jian，ZHANG Jian-qi，SHAO Xiao-peng. Application of IR scene generation technique based on Vega Prime in IR imaging guidance simulation［J］.Infrared Technology，2005，27(2)：124 -128.(in Chinese)
［6］陈小天，沈振康.空空导弹红外成像制导系统仿真研究［J］. 系统仿真学报，2008 (20)：5501-5505.
CHEN Xiao-tian，SHEN Zhen-kang. Research on simulation of infrared imaging air-to air missile guidance system［J］.Journal of System Simulation，2008 (20)：5501-5505.(in Chinese)
［7］刘阳，仲秦，阎杰.红外成像型空空导弹目标自动识别技术［J］.火力与指挥控制，2009，34(10):136-138.
LIU Yang，ZHONG Qin, YAN Jie. Investigation of automatic target recognition technique for infrared imaging air-to-air missile［J］. Fire Control and Command Control，2009，34(10):136-138. (in Chinese)
［8］吕相银，黄超超，凌永顺．面源型红外诱饵对红外成像制导干扰的评析［J］．电子对抗技术，2004，19(9)：41-45．
LYU Xiang-yin，HUANG Chao-chao，LING Yong-shun. Analysis on surface-type infrared decoy for jamming infrared imaging gui-dance［J］． Electronic Warfare Technology，2004，19(9): 41-45．(in Chinese)
［9］涂建平，彭英宁. 空空导弹红外成像引信及其起爆控制算法［J］.红外与激光工程，2002，31(3)：244-248.
TU Jian-ping, PENG Ying-ning. Air-air missile IR imaging fuze and its fuzing control algorithm［J］.Infrared and Laser Engineering，2002，31(3)：244-248.(in Chinese)
［10］张忠诚，孟庆华，沈振康. 红外目标特性分析［J］.激光与红外， 1999，23(3)：166-169.
ZHANG Zhong-cheng，MENG Qing-hua，SHEN Zhen-kang. Analysis of infrared target characteristics［J］.Laser & Infrared，1999，23(3)：166-169.(in Chinese)
［11］范彬，冯云松.支持向量机在红外成像自动目标识别中的应用［J］. 红外技术，2007，29(1)：38-41.
FAN Bin，FENG Yun-song. The application of the support vector machine in infrared imaging automatic target recognition［J］. Infrared Technology， 2007，29(1)：38-41.(in Chinese)
［12］王宏波，庄志洪，郑华利，等.红外成象型空空导弹目标识别与跟踪算法研究［J］.探测与控制学报，2003，25(4):1-6.
WANG Hong-bo，ZHUANG Zhi-hong，ZHENG Hua-li，et al. Investigation of target recognition and tracking algorithm for infrared imaging air-to-air missile［J］. Journal of Detection & Control，2003，25(4):1-6.(in Chinese)
［13］王宏波，庄志洪，张清泰，等.终端红外图像制导信息处理技术研究［J］.兵工学报，2004，25(6)：689-693.
WANG Hong-bo，ZHUANG Zhi-hong，ZHANG Qing-tai，et al. Infrared image guidance information processing for the endgame［J］. Acta Armamentarii，2004，25(6)：689-693.(in Chinese)
［14］林智慧，焦淑红，陈涛.海天背景下的红外序列图像仿真［J］.应用科技，2009,36(3)：31-34.
LIN Zhi-hui，JIAO Shu-hong，CHEN Tao. Simulation of infrared image sequences in the sea-sky background［J］. Applied Science and Technology，2009，36(3)：31-34.(in Chinese)
［15］李建勋，童中翔，王超哲.飞机红外辐射特性分析与易损性评估［J］. 激光与红外，2013,43(2):180-185.
LI Jian-xun，TONG Zhong-xiang，WANG Chao-zhe .IR radiation characteristics analysis and vulnerability assessment of aircraft［J］. Laser & Infrared，2013，43(2)：180-185.(in Chinese)
［16］李建勋，童中翔，王超哲，等.飞机目标红外特性计算与图像仿真［J］.兵工学报，2012，33(11)：1310-1318.
LI Jian-xun，TONG Zhong-xiang，WANG Chao-zhe，et al. Infrared radiation characteristic calculation and image simulation of aircraft［J］. Acta Armamentarii，2012，33(11)：1310-1318.(in Chinese)

[1]	李博，王博，韩京冶，杨宗睿，栗霖雲，傅畅之. 基于车载计算机的红外图像移动目标检测[J]. 兵工学报, 2022, 43(S1): 66-73.
[2]	李良福，陈卫东，高强，许开銮，刘轩，何曦，钱钧. 基于深度学习的光电系统智能目标识别[J]. 兵工学报, 2022, 43(S1): 162-168.
[3]	李恒, 叶祖坤, 查文彬, 王禹林. 基于多传感器信息决策级融合的刀具磨损在线监测[J]. 兵工学报, 2021, 42(9): 2024-2031.
[4]	薛灵芝, 曾向阳, 杨爽. 基于生成对抗网络的水声目标识别算法[J]. 兵工学报, 2021, 42(11): 2444-2452.
[5]	黄莎玲，朱鸿志，程祥利，谢玉斌. 自适应阈值侵彻引信层目标识别算法[J]. 兵工学报, 2020, 41(9): 1762-1771.
[6]	王健，秦春霞，杨珂，任萍. 基于导向重构与降噪稀疏自编码器的合成孔径雷达目标识别[J]. 兵工学报, 2020, 41(9): 1861-1870.
[7]	王成，吴岩，杨廷飞. 利用改进单分类支持向量机提升舰船尾流目标的检测准确率[J]. 兵工学报, 2020, 41(9): 1887-1893.
[8]	邹汝平，刘建书. 基于概率假设密度滤波与无迹Kalman滤波的多目标跟踪与识别[J]. 兵工学报, 2020, 41(8): 1502-1508.
[9]	余永维，彭西，杜柳青，陈天皓. 基于深度学习框架的装配机器人零件实时检测方法[J]. 兵工学报, 2020, 41(10): 2122-2130.
[10]	梁杰，李磊，任君，齐航，周红丽. 基于深度学习的红外图像遮挡干扰检测方法[J]. 兵工学报, 2019, 40(7): 1401-1410.
[11]	仇荣超，吕俊伟，宫剑，修炳楠，马新星，刘思彤. 前视红外图像中海岸线与海天线的通用检测方法研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(6): 1171-1178.
[12]	仝蕊，康建设，孙健，杨文，李宝晨. 基于局部特征尺度分解与复合谱分析的齿轮性能退化特征提取[J]. 兵工学报, 2019, 40(5): 1093-1102.
[13]	代健，李泽，郝新红，栗苹. 基于目标联合特征提取的脉冲多普勒引信抗干扰方法[J]. 兵工学报, 2019, 40(2): 225-233.
[14]	杨大为，赵永东，冯辅周，江鹏程，丁闯. 基于参数优化变分模态分解和多尺度熵偏均值的行星变速箱故障特征提取[J]. 兵工学报, 2018, 39(9): 1683-1691.
[15]	刘德鹏，李正周，曾靖杰，熊伟奇，亓波. 基于多尺度局部对比度和多尺度梯度一致性的红外小弱目标检测算法[J]. 兵工学报, 2018, 39(8): 1526-1535.

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

Research on Partial Image Recognition and Tracking in Infrared Imaging Terminal Guidance

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价