自适应模板匹配在自主空中加油跟踪中的应用

杜立一，程咏梅，公续平，赵建涛

（西北工业大学 自动化学院，陕西 西安 710129）

自主空中加油技术是未来空中加油技术的发展趋势。我国采用的空中加油方式为插头锥套式(又称软管式)，该方式主要依靠受油机的操纵来完成加油，在近距离加油对接时(一般在100 m以内)，加油机必须精确跟踪受油机锥套。传统的GPS和惯性导航方法以及二者的组合,一般用于较远距离的导航中。在近距离加油对接阶段，由于GPS信号易受干扰、惯性导航存在漂移等问题，很难实现精确跟踪[1]。而视觉系统广泛用于近距离的高精度跟踪中，视觉跟踪方法为这一问题提供了可行的解决方案。

由于受环境的影响，锥套在受油机前视镜头的成像中会出现无规律运动，因此，如何不断地锁定跟踪锥套，便成为受油机与锥套成功对接的关键。现有的目标检测算法主要有背景差分法、帧间差分法、阈值分割法、模板匹配法、光流法等。鉴于锥套所成的像为圆形，并且背景有飞机的干扰，所以文中提出一种简单实用的模板匹配算法，对目标进行实时的锁定。同时由于在图像匹配过程中，图像背景较为复杂，故在此采用归一化相关匹配算法（NCC）[3-5]。之所以选择归一化相关匹配算法，是因为它稳定性好，跟踪精度高，而且抗干扰能力较好。同时，传统的归一化相关匹配的算法，是将模板在整幅图像中平移，对每一个象素点都匹配一次，计算相似度，这就导致很大的计算量，一定程度上影响了图像跟踪的实时性。……