运动目标的识别与跟踪技术是应用视觉领域中一个重要的研究课题,在诸如导弹的地形匹配、飞机导航、武器投射系统的制导等领域都有着广泛的应用。本文所设计的空中目标跟踪系统是在背景复杂、对比度较低的环境下对空中飞行的目标(如飞机、导弹等)进行实时跟踪,在军事上意义重大。本跟踪系统的设计分为硬件设计和软件算法设计两大部分。硬件部分主要是以DSP开发板为平台进行设计。主要内容包括:1.根据系统的组成结构,把系统的工作划分为图像采集、图像处理、图像输出、云台控制、网络通信和系统参数设置6个任务。在DSP集成开发环境中利用DSP/BIOS对各个任务进行配置,完成多任务的合理调度。2.对DSP开发板的输入输出接口进行配置,实现DSP开发板与系统其他设备间的通信。主要包括DSP开发板与上位机之间的通信,DSP开发板与云台之间的通信。3.为了使系统对云台的控制更加准确,本文设计了PID控制器,利用PID控制原理对云台跟踪过程中的运动进行有效控制。系统的软件算法分为目标捕获和目标跟踪两个部分。目标捕获是目标跟踪的基础。在目标捕获阶段,图像通过CCD摄入后,经过图像预处理、图像分割、参数提取和目标匹配等一系列处理,最终将目标从背景中识别出来。捕获部分的主要工作包括:1.对图像预处理阶段的中值滤波算法进行改进,并在DSP中实现该算法。2.利用一维最大类间方差法确定最佳的图像分割阈值,并对区域生长算法的生长方式进行了改进。3.提取目标的特征参数,并在DSP中对3种边缘检测算子进行对比实验,选择适合本系统的算法。目标跟踪部分主要完成对目标位置的预测,本文对拟合函数预测和卡尔曼预测两种算法进行了比较,选择了3点线性预测法作为本系统的预测方法。实验结果表明,本系统对空中目标跟踪稳定,实时性较高。这充分证明了本系统硬件配置合理,软件算法选择得当,而且实现了系统的小型化,便于携带,替代了早期体积庞大的PC机系统,应用前景十分广阔。