景象匹配與目標識別技術(shù)

前言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭形態(tài)已從傳統(tǒng)的機械化戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)向高技術(shù)信息化的戰(zhàn)爭階段，20世紀90年代至今在全球局部地區(qū)發(fā)生的幾場戰(zhàn)爭中已經(jīng)確立了精確制導武器在戰(zhàn)爭中的重要地位。精確制導技術(shù)是精確制導武器的關(guān)鍵技術(shù)，其核心是精確探測和精確控制，利用傳感器和信息網(wǎng)獲取待攻擊目標的位置、速度、圖像及特征等信息，經(jīng)分析和處理后實時修正和控制武器自身的飛行軌跡，確保精確制導武器在復雜戰(zhàn)場環(huán)境中能精確命中目標的要害部位并有效摧毀目標。在精確制導技術(shù)中，成像制導技術(shù)又是研究和發(fā)展的重要方向。成像制導技術(shù)以目標成像為基礎(chǔ)直接探測目標的外形或基本特征，以獲取更多的目標信息，進而實現(xiàn)對目標特征的高分辨率跟蹤，是提高定向精度、識別能力、抗干擾性能的最有效技術(shù)。由于成像制導中的信息量巨大，智能化信息處理技術(shù)就成為成像制導中的一項關(guān)鍵技術(shù)。其核心則是目標識別技術(shù)，它是精確制導武器智能化程度的一個重要標志。自1998年開始，在航空科學基金（98D53039，04153067）、高等學校博士學科點專項科研基金（20020699014，20060699024）和航天科技創(chuàng)新基金、武器裝備預研基金的資助下，我們課題組進行了有關(guān)導彈精確制導中的目標識別技術(shù)等方面的研究工作。本書的內(nèi)容就是我們課題組在進行自動目標識別技術(shù)研究時所取得的圖像處理和景象匹配方面的研究成果。全書共分為12章。各章內(nèi)容安排如下：第1章～第3章分別為緒論、紅外圖像預處理和遙感圖像處理，介紹了精確制導武器、紅外成像制導及目標識別方面的基本概念、研究現(xiàn)狀、需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題及精確制導中常用的一些特殊圖像處理方法與基本原則；第4章和第5章分別為數(shù)學形態(tài)學圖像處理方法和基于粗糙集的圖像處理方法，介紹了課題組用數(shù)學形態(tài)學和粗糙集理論進行圖像處理研究所取得的一些成果；第6章～第8章為下視景象匹配制導，介紹了下視景象匹配制導的概況，基于圖像特征的下視景象匹配制導及基于紋理質(zhì)地子特征的下視景象匹配制導，是課題組在巡航導彈的下視景象匹配制導研究中所取得的一些成果；第9章為下視景象匹配制導中的一些改進方法，介紹了課題組在下視景象匹配制導研究中所提出的抗變形的邊緣匹配方法和能滿足實時景象匹配要求的實時下視景象匹配定位方法，并對提高圖像匹配可靠性的方法進行了歸納；第10章和第11章分別為空中二維目標圖像識別和空中三維目標圖像特征提取，介紹了課題組所提出的極坐標投影矩、仿射投影矩、K-L傅里葉矩、余弦傅里葉矩等不變矩，及這些不變矩在二維目標圖像特征提取、三維目標圖像特征提取及目標識別中的應用；第12章為基于支持向量機的空中三維目標識別，介紹了課題組所提出的一種基于風險分析的最小隨機風險多分類支持向量機分類方法。

內(nèi)容概要

《景象匹配與目標識別技術(shù)》針對精確制導中的景象匹配和目標識別技術(shù)，主要介紹了與景象匹配和目標識別有關(guān)的研究方法和相關(guān)成果，涵蓋了與景象匹配及目標識別有關(guān)的各種圖像處理、景象匹配、特征提取與目標識別方法。全書共分為12章，其內(nèi)容包括遙感圖像處理方法、數(shù)學形態(tài)學圖像處理方法、粗糙集圖像處理方法等圖像處理方法和基于圖像特征的下視景象匹配、基于紋理質(zhì)地子特征的下視景象匹配、下視景象匹配制導中的一些改進方法等下視景象匹配方法，以及空中二維目標圖像識別、空中三維目標圖像特征提取與目標識別等空中目標識別方法。  《景象匹配與目標識別技術(shù)》可作為高等學校導航制導類和航空航天類研究生教材或參考教材，也可供從事精確制導工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 精確制導武器  1.2 紅外成像制導技術(shù)  1.3 紅外圖像處理方法概述  1.4 目標識別方法的研究現(xiàn)狀　1.5 景象匹配技術(shù)第2章 紅外圖像預處理　2.1 紅外圖像噪聲濾波　2.2 紅外圖像灰度變換　2.3 紅外圖像增強　2.4 紅外圖像分割第3章 遙感圖像處理　3.1 圖像制導與衛(wèi)星對地觀測技術(shù)應用概述　3.2 遙感圖像中的數(shù)據(jù)融合　3.3 遙感圖像中的邊緣檢測　3.4 遙感圖像分割　3.5 基于知識推理的遙感圖像理解方法第4章 數(shù)學形態(tài)學圖像處理方法　4.1 數(shù)學形態(tài)學的形成　4.2 數(shù)學形態(tài)學基本原理　4.3 灰度形態(tài)學方法　4.4 數(shù)學形態(tài)學濾波方法　4.5 基于數(shù)學形態(tài)學的圖像邊緣檢測方法　4.6 數(shù)學形態(tài)學在機場目標識別中的應用第5章 基于粗糙集的圖像處理方法　5.1 粗糙集理論基礎(chǔ)　5.2 粗糙集圖像增強方法　5.3 粗糙集圖像濾波方法　5.4 基于粗糙集的圖像分割方法　5.5 粗糙集理論在航空母艦編隊目標識別中的應用第6章 下視景象匹配制導　6.1 下視景象匹配制導概述　6.2 下視景象匹配定位基本方法第7章 基于圖像特征的下視景象匹配制導　7.1 基于特征的圖像匹配與識別技術(shù)概述　7.2 圖像的特征提取　7.3 二維圖像的不變矩　7.4 基于不變矩特征的下視景象匹配第8章 下視景象匹配制導中的邊緣匹配方法　8.1 抗變形的圖像邊緣匹配方法　8.2 常用的幾種實時下視景象匹配定位方法　8.3 提高圖像匹配可靠性的方法第9章 基于紋理質(zhì)地子特征的下視景象匹配　9.1 質(zhì)地子特征及提取方法　9.2 基于質(zhì)地子特征的下視景象匹配方法第10章 空中二維目標圖像識別　10.1 常用不變量的穩(wěn)定性　10.2 極坐標投影矩　10.3 仿射投影矩第11章 空中三維目標圖像特征提取　11.1 單視點的三維目標成像模型　11.2 K-L傅里葉矩　11.3 余弦傅里葉矩第12章 基于支持向量機的空中三維目標識別　12.1 支持向量機相關(guān)理論的簡單回顧　12.2 支持向量機的選擇　12.3 多類別支持向量機　12.4 最小隨機風險多分類法　12.5 仿真與分析參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：現(xiàn)代戰(zhàn)爭形態(tài)已從傳統(tǒng)的機械化戰(zhàn)爭轉(zhuǎn)向高技術(shù)信息化的戰(zhàn)爭階段。20世紀90年代至今，在全球局部地區(qū)發(fā)生的幾場戰(zhàn)爭中已經(jīng)確立了精確制導武器在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要地位口。精確制導武器的主要特點是命中精度高、作戰(zhàn)效能高和大量使用微電子和光電技術(shù)。精確制導武器具有結(jié)構(gòu)緊湊、雷達特征低、質(zhì)量小、外形尺寸小和發(fā)射平臺多樣化等優(yōu)點，因而特別有利于在現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境中生存。在1991年第一次海灣戰(zhàn)爭中，以美國為首的多國部隊用精確制導武器擊毀了約80％的目標，初顯了精確制導武器的威力。在1999年3月的科索沃戰(zhàn)爭中美國主要使用的是精確制導武器，其用量已占到全部使用武器的98％，并在這場戰(zhàn)爭中達到了零傷亡。2001年10月美國在阿富汗的戰(zhàn)爭中，也大量地使用了精確制導武器。2003年3月七枚“戰(zhàn)斧”式巡航導彈實施的“斬首”行動宣布了第二次海灣戰(zhàn)爭的開始。很多國家都明確地把精確制導武器列為重點發(fā)展的常規(guī)兵器。精確制導武器已成為高技術(shù)信息化戰(zhàn)爭中的物理殺傷主要手段，并在戰(zhàn)爭中發(fā)揮關(guān)鍵作用。精確制導武器是指命中概率較高的制導武器，一般是指直接命中概率大于50％的制導武器。它們按照特定基準路線，運用控制和導引技術(shù)對目標進行攻擊，主要用于摧毀重要戰(zhàn)略目標和武器裝備，其特點是精度高、射程遠、攻擊力強。精確制導武器一般由制導系統(tǒng)、戰(zhàn)斗部與引爆系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和伺服控制執(zhí)行機構(gòu)四部分組成。精確制導技術(shù)是精確制導武器的關(guān)鍵技術(shù)，其核心是精確探測和精確控制，其研究重點是確保尋的制導武器在復雜戰(zhàn)場環(huán)境中精確命中目標和目標要害部位的尋的末制導技術(shù)。精確制導武器利用傳感器和信息網(wǎng)絡(luò)獲取待攻擊目標的位置、速度、圖像及特征等信息，經(jīng)分析和處理后實時修正和控制自身的飛行軌跡，具有很高的命中精度。信息處理的基本作用是對傳感器接收的各種信號進行分析處理，并與信息網(wǎng)的信息相融合，自動搜索、識別、截獲和跟蹤目標信號，為武器系統(tǒng)提供必要的目標信息。它與一般制導技術(shù)的區(qū)別在于，精確制導不僅能制導導彈直接命中目標，而且具有命中點（易損部位）選擇的能力和更強的抗干擾能力，并支持精確制導武器的遠距離高精度作戰(zhàn)、全天候作戰(zhàn)和復雜戰(zhàn)場環(huán)境下作戰(zhàn)。精確制導技術(shù)是一項以高科技為基礎(chǔ)，涉及多個專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的綜合性系統(tǒng)應用技術(shù)。它的發(fā)展促進了武器裝備更新?lián)Q代，極大地提高了武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能，增強了常規(guī)威懾力量。目前，精確制導技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于各種導彈上。精確制導武器的大量使用，改變了傳統(tǒng)的作戰(zhàn)模式，使防區(qū)外攻擊目標成為現(xiàn)實。因此，從某種意義上講，現(xiàn)代戰(zhàn)爭在很大程度上表現(xiàn)為敵對雙方在精確制導武器之間的激烈較量。

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