先进红外成像制导技术研究
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摘要
红外成像制导技术代表了当今红外导引技术发展的总趋势，是精
确制导技术的一个重要发展方向。本文围绕未来占主导的红外成像末
制导技术、面对人不在回路情形，系统地研究了红外图像预处理、识
别、命中点选择、跟踪等整个过程。并针对预处理中的数学调焦、命
中点选择、多目标等问题做了重点讨论，并给出了一种基于弹目距的
系统算法优化策略。本文主要内容如下：
1、红外图像特点和制导技术
介绍了红外图像的特征；红外传感器的技术发展及电路噪声抑制；
红外成像制导导弹的实用过程及红外制导系统特点。
2、红外图像预处理
1）侧抑制方法
对侧抑制现象和理论作了进一步分析，研究了侧抑制网络“勾边”
的功能；研究了循环侧抑制的一种简化数学实现；提出了一种基于侧
抑制理论的图像边缘提取和分割算法，在实验中取得了良好的处理效
果。
2）多尺度分析
介绍了小波多尺度分析在图像边缘提取中的应用；在多尺度理论
基础上引入自动调焦思想，探讨了“数学调焦”在红外末制导技术中
的实现途径并提出多尺度融合法对此思想的实现。
3）动态差分
针对运动目标，研究了利用动态差分算法实现对目标轮廓的提取
和分割。
3、图像识别研究
在模式识别理论的基础上，探讨了图像识别系统；研究了不变量
（不变矩、圆度）在目标识别中的应用，并针对圆度法用于直升机识
别给出了应用实例；提出拓扑思想在识别中应用的方案；研究了基于
特征点的命中点选择方案，并针对坦克提出了一种命中点选择方案和
西北工业大学硕土学位论文
算法。
4、成像跟踪算法
介绍了成像跟踪常用的两大方法，波门法、匹配法，并在波门法
中提出了基于命中点选择的命中点跟踪法：给出了相关匹配跟踪、特
征匹配跟踪的思路：针对多目标问题提出了一种“多目标门”思路，
并给出流程、算法和应用实例：研究了预测算法并进行了方案流程设
定。
5、系统算法优化
探讨了系统优化的必要性，对红外成像导引系统做了分段系统任
务分析，提出了一种基于弹目距的系统算法优化流程。
Infrared guidance based on image, as the third generation of infrared
guidance, shows the tendency of the infrared guidance technique and the
high accuracy guidance techniques. This paper does certain researches
on infrared image guidance. The main achievements of this paper are as
follows:
1、 It studies the application of the Lateral Inhibition Network in the
field of infrared image processing, a simplified math-realization of the
cyclic Lateral Inhibition is studied, on this base a edge-detect algorithm
is proposed ,and proves efficient in the experiment.
2、 It studies the application of the wavelet multi-scale analysis in the
image processing, and a idea of “auto-focus”was introduced in the
image guidance, next the approach of carrying out this idea is studied.
3、 ATR is studied in this paper both invariant moments to round
degree. And, against the helicopter the result of test is given. The idea of
topological is introduced in the fried of ATR, the hitting-point choice on
the basis of characteristic points is studied and aiming at the tanker a
applied algorithm is proposed.
4、 It studies the target tracking, the hitting-point tracking is
proposed ,and a idea of “multi-target gate”is applied.
5、 The necessity of image algorithm system’s optimization is
discussed, and a segmented analysis is proposed on the ground of
missile-target distance.
确制导技术的一个重要发展方向。本文围绕未来占主导的红外成像末
制导技术、面对人不在回路情形，系统地研究了红外图像预处理、识
别、命中点选择、跟踪等整个过程。并针对预处理中的数学调焦、命
中点选择、多目标等问题做了重点讨论，并给出了一种基于弹目距的
系统算法优化策略。本文主要内容如下：
1、红外图像特点和制导技术
介绍了红外图像的特征；红外传感器的技术发展及电路噪声抑制；
红外成像制导导弹的实用过程及红外制导系统特点。
2、红外图像预处理
1）侧抑制方法
对侧抑制现象和理论作了进一步分析，研究了侧抑制网络“勾边”
的功能；研究了循环侧抑制的一种简化数学实现；提出了一种基于侧
抑制理论的图像边缘提取和分割算法，在实验中取得了良好的处理效
果。
2）多尺度分析
介绍了小波多尺度分析在图像边缘提取中的应用；在多尺度理论
基础上引入自动调焦思想，探讨了“数学调焦”在红外末制导技术中
的实现途径并提出多尺度融合法对此思想的实现。
3）动态差分
针对运动目标，研究了利用动态差分算法实现对目标轮廓的提取
和分割。
3、图像识别研究
在模式识别理论的基础上，探讨了图像识别系统；研究了不变量
（不变矩、圆度）在目标识别中的应用，并针对圆度法用于直升机识
别给出了应用实例；提出拓扑思想在识别中应用的方案；研究了基于
特征点的命中点选择方案，并针对坦克提出了一种命中点选择方案和
西北工业大学硕土学位论文
算法。
4、成像跟踪算法
介绍了成像跟踪常用的两大方法，波门法、匹配法，并在波门法
中提出了基于命中点选择的命中点跟踪法：给出了相关匹配跟踪、特
征匹配跟踪的思路：针对多目标问题提出了一种“多目标门”思路，
并给出流程、算法和应用实例：研究了预测算法并进行了方案流程设
定。
5、系统算法优化
探讨了系统优化的必要性，对红外成像导引系统做了分段系统任
务分析，提出了一种基于弹目距的系统算法优化流程。
Infrared guidance based on image, as the third generation of infrared
guidance, shows the tendency of the infrared guidance technique and the
high accuracy guidance techniques. This paper does certain researches
on infrared image guidance. The main achievements of this paper are as
follows:
1、 It studies the application of the Lateral Inhibition Network in the
field of infrared image processing, a simplified math-realization of the
cyclic Lateral Inhibition is studied, on this base a edge-detect algorithm
is proposed ,and proves efficient in the experiment.
2、 It studies the application of the wavelet multi-scale analysis in the
image processing, and a idea of “auto-focus”was introduced in the
image guidance, next the approach of carrying out this idea is studied.
3、 ATR is studied in this paper both invariant moments to round
degree. And, against the helicopter the result of test is given. The idea of
topological is introduced in the fried of ATR, the hitting-point choice on
the basis of characteristic points is studied and aiming at the tanker a
applied algorithm is proposed.
4、 It studies the target tracking, the hitting-point tracking is
proposed ,and a idea of “multi-target gate”is applied.
5、 The necessity of image algorithm system’s optimization is
discussed, and a segmented analysis is proposed on the ground of
missile-target distance.
引文
[1] 林聪榕，精确制导武器的发展及其实战应用国防科技参考，1999 年7月
[2] 廖朝佩，自动目标识别器(ATR)的发展现状及其应用分析三院三 零一所内部报告，1991年10月
[3] 张定子， 成像目标识别系统发展中存在的问题及对系统评价技术 内部报告，363-409-3研究文集，1994，4月
[4] 王蜂，一种改善坦克图像质量提高识别能力的方法，弹箭与制导 学报，2000年第三期
[5] 李清湘，侧抑制理论在图像处理中的应用，西北工业大学硕士论 文，1995
[6] 杨亚军，红外图像处理与目标跟踪研究，西北工业大学博士论文， 1998
[7] 耿晓军，侧抑制网络在图像处理中的应用，西北工业大学硕士论 文，1996
[8] 雷万云，王立，李言俊，基于小波变换的红外成像末制导方法研 究弹箭与制导学报
[9] 顾凡及，汪云久，侧抑制网络中的信息处理，科学出版社，1983
[10] 崔锦泰，小波分析导论，西安交通大学出版社，1995
[11] 程正兴，小波分析算法与应用，西安交通大学出版社，1999
[12] 路军，子波变换及其在舰船红外目标识别中的应用，国防科技 大学博士论文，1996
[13] 戚飞虎译，模式识别与图像处理，上海交通大学出版社，1989
[14] K．R．Castlemen，DIGITAL IMAGE PROCESSING，PRENTICE HALL
[15] 雷万云，红外成像精确制导信息处理方法研究，西北工业大学博 士论文，2000
[16] 夏良正，数字图像处理，东南大学出版社，1999
[17] 章毓晋，图像处理和分析，清华大学出版社，1999
[18] 吕凤军，数字图像处理编程入门，清华大学出版社1999
[19] 王新成，多媒体实用技术，电子科技大学出版社，1995
[20] 赵荣椿，数字图像处理导论，西北工业大学出版社，1995
[21] 袁再华，红外桥梁目标的自动识别跟踪方法探讨，1999
[22] B．Bhanu，Automatic target recognition ：state of art survey ．IEEE Trans，on aerospace and electronic ststem，1986，Vol，22 No．4
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[24] 边肇祺、张学工，模式识别，清华大学出版社，2000
[25] 刘永昌，红外寻的制导技术的发展现状与新趋势，红外技术 Vol．21 No 4
[26] 程明琦，小波变换和信号的时频局部分析，太原理工大学学报， 1993 NO．3
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[40] 楼顺甜、李博菡，基于Matlab的系统分析与设计-小波分析， 西安电子科技大学出版社，1999
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[42] 程云鹏，矩阵论，西北工业大学出版社，1989
[43] 刘松强，数字信号处理系统及其应用，清华大学出版社，1996
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[55] 刘其真、姚剑，红外成像运动目标识别与跟踪方法研究，遥感技 术与应用，1999 Vol．14． No．2
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[38] 岳敏，红外成像跟踪系统原理，西北工业大学出版社，1991
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[40] 楼顺甜、李博菡，基于Matlab的系统分析与设计-小波分析， 西安电子科技大学出版社，1999
[40] 施阳、李俊，Matlab语言工具箱，西北工业大学出版社，1998
[41] 常迥等，过程辨识，清华大学出版社，1994
[42] 程云鹏，矩阵论，西北工业大学出版社，1989
[43] 刘松强，数字信号处理系统及其应用，清华大学出版社，1996
[44] 王自果、田铮，随机过程，西北工业大学出版社，1990
[45] R．O．Duda and P．E．Hart，Pattern Classification and Scence Analysis，New York：John Wiley & Sons，1973
[46] 阎平凡、黄瑞旭，人工神经网络-模型、分析与应用，安徽教育 出版社，1993
[47] [日]福永圭之介，陶笃纯译：统计图形识别导论，科学出版社， 1990
[48] 阎平凡等，模式分类器和可训练机器，科学出版社，1987
[49] 周晓祺、周俊，基于形态骨架变换的形状识别方法，北方交通大 学学报，1997 Vol.21． No．1
[50] 陈振羽、胡汉平等，关于计算机图像理解的知识与知识表达，红 外与激光工程，2000 Vol．29． No.1
[51] 张天序、桑农等，舰船目标长波红外图像命中点识别研究，红外 与激光工程，2000 Vol．29． No．1
[52] 王拴等，基于差分图象的多运动目标的检测与跟踪，中国图像图 形学报，1999 Vol 4(A)．No．6
[53] 颜孙震、钟山等，矩不变量在目标形状识别中的应用研究，国防 科技大学学报，1998 Vol．20． No．5
[54] 陈朝阳、张桂林等，实时多目标成像跟踪系统处理研究，红外与 激光工程，1998 Vol．27． No．3
[55] 刘其真、姚剑，红外成像运动目标识别与跟踪方法研究，遥感技 术与应用，1999 Vol．14． No．2
[56] 唐常青，数学形态学及其应用，科学出版社，1990
[57] 吴敏金，图像形态学，上海科学技术出版社，1991