激光成像雷达特征相关跟踪算法研究

发布时间：2017-08-04 03:00

  本文关键词：激光成像雷达特征相关跟踪算法研究

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【摘要】：目标跟踪算法是激光雷达系统中的关键技术之一。条纹管激光雷达是一种新体制的激光雷达,既能够获取目标的距离像,也能够获取目标的强度像。本文针对条纹管激光雷达距离像和强度像的特点,研究相关跟踪算法在激光雷达成像跟踪系统中的应用,试图找出一种适用于激光雷达图像跟踪的相关跟踪算法。相关跟踪算法与普通的跟踪算法相比,抗干扰性能强,鲁棒性好,能够在复杂背景条件下完成图像的稳定跟踪。而特征相关跟踪算法仅仅针对图像中目标的特征信息,与普通相关跟踪算法相比,计算量减小,运算速度快,跟踪更加稳定。本文主要分为三个部分:特征相关跟踪算法研究、仿真激光雷达图像特征相关算法跟踪实验以及真实激光雷达图像特征相关算法跟踪实验。第一部分,对传统的相关跟踪算法进行分析,对图像跟踪中的常见特征点进行了介绍,并且针对相关跟踪算法中的三个关键部分——匹配度量方法、模板更新策略以及搜索策略进行了详细介绍。第二部分,利用仿真软件获取激光雷达连续帧图像,最大限度的模拟由空中平台获取地面目标的激光雷达图像。然后对图像进行特征相关算法跟踪实验,分别采用SUSAN角点和边缘特征两种特征相关跟踪算法,通过比较实验结果选择跟踪效果较好的算法。然后对算法进行改进,通过实验验证选择最优的模板尺寸,采用更为有效的相关度量方法,完成对仿真激光雷达图像的特征相关跟踪。实验结果证明了改进后的特征相关跟踪算法使跟踪误差达到了较低的水平。最后一部分,通过条纹管激光雷达获取真实的激光雷达图像,对图像进行插值放大和等尺寸裁剪,得到连续帧激光雷达图像。利用第二部分得到的特征相关跟踪算法分别对真实图像的距离像和强度像进行跟踪,并且充分利用激光雷达的距离像中的距离信息对图像进行特征相关跟踪,融合对强度像的跟踪结果完成对真实图像的跟踪。实验结果表明边缘特征相关跟踪算法能够很好地适用于激光雷达图像的跟踪,且跟踪精度较好。
【关键词】：条纹管激光雷达 特征相关 距离像
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.98
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 条纹管激光雷达成像技术的研究现状9-10
• 1.2.2 图像特征相关跟踪算法国内外研究现状10-11
• 1.3 本论文主要开展的工作11-13
• 第2章 图像特征相关跟踪算法理论13-28
• 2.1 图像跟踪方法介绍13-15
• 2.2 图像特征点介绍15-19
• 2.2.1 SUSAN角点法16-17
• 2.2.2 Canny边缘17-19
• 2.3 相关跟踪算法分析19-26
• 2.3.1 相关跟踪算法原理19-20
• 2.3.2 相关跟踪算法度量方法20-22
• 2.3.3 相关跟踪算法模板更新策略22-24
• 2.3.4 相关跟踪算法搜索策略24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 激光雷达仿真图像特征相关跟踪实验28-47
• 3.1 仿真图像的获取28-29
• 3.2 构建特征相关跟踪算法的基本流程29-30
• 3.3 采用SUSAN角点特征对激光雷达模拟仿真图像的跟踪实验30-35
• 3.3.1 基本步骤31-33
• 3.3.2 跟踪结果33-34
• 3.3.3 结果分析34-35
• 3.4 采用边缘特征对激光雷达模拟仿真图像的跟踪实验35-39
• 3.4.1 基本步骤36-37
• 3.4.2 跟踪结果37-38
• 3.4.3 结果分析38-39
• 3.5 改进边缘特征算法跟踪实验39-45
• 3.5.1 基本步骤40-42
• 3.5.2 模板图像尺寸的最优化选择42-43
• 3.5.3 跟踪结果43-44
• 3.5.4 结果分析44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第4章 激光雷达真实图像跟踪实验47-55
• 4.1 条纹管激光雷达成像47-49
• 4.1.1 条纹管激光雷达原理47
• 4.1.2 成像实验47-49
• 4.2 采用改进边缘特征相关跟踪算法跟踪实验49-53
• 4.2.1 图像预处理49-50
• 4.2.2 模板与波门尺寸的最优化选择50-52
• 4.2.3 对距离像的跟踪实验52
• 4.2.4 对强度像的跟踪实验52-53
• 4.2.5 结果分析53
• 4.3 本章小结53-55
• 结论55-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果60-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张鹏,卢广山,王合龙,田青;基于三步搜索法的特征相关目标跟踪算法[J];电光与控制;2004年04期

2 赵宝升,陈敏;采用多狭缝条纹管实现激光三维成像[J];光子学报;2004年12期

3 刘倩;闫宇壮;黄新生;;基于边缘特征的亚像素相关匹配跟踪算法[J];计算机工程;2011年15期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴龙宝;激光成像雷达目标跟踪算法研究及跟踪控制电路开发[D];哈尔滨工业大学;2008年

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本文编号：617421