空间激光成像跟踪系统利用激光实现主动照明,利用CCD图像传感器实现目标成像,具有探测能力强、跟踪精度高、可实现凝视成像、具有目标识别能力且能够获得目标的距离信息等特点,是实现对暗黑环境下暗目标的远距离跟踪的一种首选方案。本文主要从空间激光成像跟踪系统的探测能力分析、图像跟踪处理器的设计和伺服机构的设计这三个方面对空间激光成像跟踪系统进行了初步的研究。 在系统的探测能力分析部分,利用随机信号的统计探测理论,对空间激光成像跟踪系统的作用距离进行了详尽的理论分析。首先分析了空间激光成像跟踪系统中的内部噪声和外部噪声的特性,在此基础上确定了系统的判决门限;接下来详细分析了漫反射目标的激光散射现象,分析了激光散射现象对信号特性的影响,在此基础上确定了系统的最小可探测光功率;然后详细分析了高斯光束在空间的传输方程,在此基础上得到了系统的作用距离。 在图像跟踪处理器的设计部分,主要完成了图像预处理、目标识别和目标位置提取三个方面的工作。首先,针对空间背景下的目标激光图像的特点,通过对多种图像增强技术的作用效果的对比分析,提出了“灰度值线性变换+中值滤波+Lee滤波”的组合处理方法并以之完成了目标图像的预处理。其后,通过对数值方法和几何方法的对比分析,确定了利用二值形态学方法的目标边界特征提取方案,并提出了一种以“闭运算+开运算”进行预处理的形态学边界提取方法;在利用归一化差分链码对目标的边界进行描述的基础上完成了对目标的匹配识别。最后,在对比分析了相关匹配跟踪算法和对比度跟踪算法各自特点的基础上,选用对比度跟踪算法进行目标位置的提取并对其定位精度进行了理论分析。 在伺服机构的设计部分,首先介绍了伺服系统的一般组成、性能指标和设计内容及设计步骤;然后以应用于空间交会的激光成像跟踪系统为...