从火箭发射到起飞后一段时间内,火箭发射飞行的可视化是指挥决策非常重要的一部分,由于火箭升空高度不够,位于雷达盲区,尤其在发射出现故障(如飞行出现较大偏差等)的情况下,外测系统很难捕获目标,致使指挥控制人员无法得到火箭飞行数据,做出正确的判断和指挥。所以在起飞初始阶段,采用CCD摄像机识别跟踪火箭目标有十分重要的意义。论文以国家863计划课题为背景,分析和研究了近年来国内外成像跟踪的前沿技术,以此为基础提出了一套适用于火箭目标的识别与跟踪算法,建立了包括软件与硬件的快速目标识别与跟踪系统,并进行了一系列识别与跟踪实验,分别实现了不同场景下的目标识别与跟踪,旨在提供火箭起飞阶段完整的飞行数据和图像记录。首先根据YUV色调判据判断火箭是否处于点火时刻的烟雾中:若烟雾比值超过设定的阈值,此时采用抗背景干扰能力较强的模板匹配方法,并结合SSDA快速算法、多模版判决以及模版更新机制等策略,在提高匹配精确度的同时克服了模板匹配实时性较差的缺陷;若烟雾比值未达到阈值,目标受到的背景干扰较小,此时利用目标轮廓外接矩形的中心点作为跟踪控制点进行识别跟踪,为了得到真实可靠的火箭轮廓,文中采用了图像预处理、边缘检测、改进的二维Otsu阈值分割、8-邻域图像细化以及带方向的长条模板滤波等一系列数字图像处理技术。另外,考虑到可能会出现的目标丢失、模板失配等突发情况,系统采用了Kalman滤波器对目标位置进行预测,从而保持了跟踪的稳定性和连续性。在得到目标位置与摄像机中心点位置差的基础上,系统通过参数自调整的模糊PID控制器控制云台步进电机运动,实现火箭的识别和跟踪。实验结果表明该系统有以下特点:对不同背景下的火箭能自动识别;当火箭被云雾短暂遮挡时能预测跟踪。从实验的结果看,系统基本满足实时性和稳定性,达到预期的效果。