星载可见光相机在采集图像时，视场内可能出现多个目标，如图4-15所示。因此，需对采集到的图像进行帧间匹配，使不同帧中的轨迹相互对应。除此之外，帧间匹配还可以提供目标运动的方向信息，根据几何特征，还可剔除视场中出现的虚假目标。

由于目标与相机存在相对运动，导致目标成像在不同帧中的位置不同，所以在选择匹配特征时，选择在短时间内几乎不发生变化的特征作为匹配特征。在计算得到的6个特征中，短时间内几乎不变的特征包括：成像面积m00、椭圆长半轴a、椭圆短半轴b、椭圆离心率e、椭圆长轴与横轴正向夹角θ。上述5个特征中，选取成像面积m00、椭圆长半轴a、椭圆长轴与横轴正向夹角θ三个特征作为选取的帧间匹配特征。

图4-15　帧间匹配示意图

为了对目标成像位置进行约束，结合形心（u0，v0）、椭圆半长轴a、椭圆长轴与横轴正向夹角θ三个特征计算相邻帧同一目标成像轨迹的形心偏移距离阈值。结合提取到的特征，阈值包括：相邻帧目标轨迹形心偏移距离阈值lthr、面积变化阈值sthr、椭圆长轴与横轴正向夹角变化阈值θthr、半长轴变化阈值athr。

记相机曝光时间为tep，相机拍照间隔时间为tin，目标在CCD平面的投影在曝光时间内移动的距离可用椭圆长轴2a近似，如图4-15中目标（1-2）所示。基于此，可以对相邻帧目标形心的移动距离Δl做出估算：

因此，设定相邻帧之间目标成像形心偏移距离阈值为

式中：δl为形心偏移阈值的冗余量。(www.daowen.com)

对于面积变化阈值sthr、椭圆长轴与横轴正向夹角变化阈值θthr、椭圆半长轴变化阈值athr，由于在短时间内目标成像的几何特征变化很小，所以，可近似取相邻两帧sthr、θthr和athr分别为

式中：δs、δθ、δa分别为面积、夹角、半长轴冗余量。

根据设定的阈值，按影响程度进行排序。首先满足形心偏移阈值lthr是匹配的先决条件。对于满足该条件的，根据面积阈值sthr、椭圆半长轴阈值athr、椭圆长轴与横轴夹角阈值进行匹配θthr。

因为不同的特征对匹配的影响程度不同，所以引入匹配度的概念。对于各个特征分配不同的匹配权重ki，在满足特征阈值的前提下，根据当前帧目标成像特征与前一帧图像特征的误差，确定特征匹配度mchi。最后，计算得到所有特征的匹配度：

若匹配度Mch大于设定的阈值，则认为相邻两帧中两个轨迹为同一个目标。

因为目标在短时间内的相对运动可视为匀速直线运动，所以根据相邻帧图像中同一个目标所成像的形心计算目标在曝光结束时刻所在（u，v）坐标。上一帧目标形心为（u′c，v′c），当前帧目标形心为（uc，vc），相机曝光时间为tep、拍照间隔为tin，得拍照结束时刻目标坐标为