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红外成像技术以其全天候性能、抗干扰能力强、灵敏度高、导引精度高、隐蔽性好等优势,得到了迅猛发展。被广泛应用于战略导弹、战术导弹、巡航导弹之中,因而成为国内外可控制导武器系统中不可或缺的制导手段之一。红外图像识别作为红外成像制导的关键技术之一,几十年来,一直是人们研究的热点和难点。无论从军用还是民用角度,本课题的研究都具有重要的实际意义。
图像识别过程一般包括四部分:图像预处理、图像分割、特征值提取和图像匹配。在本课题的研究中,首先探讨了红外图像的基本处理技术,包括图像预处理、图像分割、图像旋转与截取。图像预处理部分主要介绍了各种常见滤波方法,为保证系统稳定性本课题选用相对比较传统、成熟的图像分割算法,最后通过仿真实验,选取效果较好的滤波方法。
图像匹配是识别过程中必不可少的重要环节,图像匹配的性能将直接影响整个识别系统的性能。本课题主要研究Hausdorff距离这一匹配算法,从该算法的定义和各种改进形式出发,深入研究其匹配精度和速度,并将其与归一化互相关匹配算法进行了比较:在此基础之上对其中的一种Hausdorff距离形式进行了改进,提出了一种阈值选取方法,同时将递推思想应用于该Hausdorff距离的计算过程,并提出了一种搜索策略,有效地提高了该Hausdorff距离的匹配速度。
为了方便的对各算法进行仿真与分析,本课题利用VC++6.0搭建了图像匹配系统,该系统主要实现了从图像文件读入原始图像数据,得到参考图和模板图,然后对参考图和模板图分别进行滤波,边缘提取,最后进行匹配,并显示匹配结果。其中,各滤波方法和匹配方法分列在各选择按钮里,模板图也可以通过点击鼠标左键从参考图中直接获取。
最后,将Hausdorff距离移植于ADI公司推出的一款高性能数字信号处理器ADSP-TS201上,并依据该算法特点对其进行汇编优化。ADSP-TS201是TigerSHARC系列DSP中的一款,具有工作频率高、片内存储空间大以及高速度数据吞吐量的特点。ADSP-TS201处理器程序在执行时,具备强大的处理能力,可以实现4指令同时执行,同时支持一整套软件开发工具,对本课题实现匹配算法的实时性具有很重要的意义。