天基平臺(tái)臨近空間紅外目標(biāo)探測方法研究.pdf

1、臨近空間飛行器是指在臨近空間區(qū)域內(nèi)飛行并完成特定任務(wù)的一種新型飛行器，對(duì)其探測已經(jīng)成為軍事領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文通過分析臨近空間目標(biāo)及其所處環(huán)境的紅外輻射特性，并結(jié)合分析紅外圖像的稀疏性，重點(diǎn)研究了天基平臺(tái)下對(duì)臨近空間紅外目標(biāo)的檢測問題。本文的主要工作和研究成果如下。
　?。?）介紹了天基平臺(tái)下臨近空間目標(biāo)探測的應(yīng)用背景與意義，及其面臨的難題。由于探測距離較遠(yuǎn)，目標(biāo)尺寸較小且所處環(huán)境復(fù)雜，天基平臺(tái)對(duì)臨近空間紅外目標(biāo)的探測轉(zhuǎn)

2、換為對(duì)紅外弱小目標(biāo)的檢測。分析了紅外弱小目標(biāo)檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　?。?）分析了紅外圖像的成像機(jī)理及特性，建立了紅外弱小目標(biāo)圖像模型，對(duì)臨近空間目標(biāo)特性、背景特性和噪聲進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并給出了紅外弱小目標(biāo)檢測算法的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，如信雜比、信雜比增益、背景抑制因子和ROC曲線，以評(píng)價(jià)不同檢測方法的性能優(yōu)劣。
　　（3）研究分析了非下采樣剪切波和譜圖小波這兩種較新的多尺度幾何分析方法的基本原理和特性，并對(duì)隨機(jī)投影的實(shí)現(xiàn)基本

3、原理及其理論依據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析，為后續(xù)檢測方法的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　（4）針對(duì)天基平臺(tái)下臨近空間目標(biāo)檢測中的復(fù)雜背景抑制問題，提出了一種基于多尺度隨機(jī)投影的紅外弱小目標(biāo)檢測方法。首先對(duì)原紅外圖像進(jìn)行非下采樣金字塔分解；然后計(jì)算高頻子帶在隨機(jī)投影域內(nèi)的馬氏距離，實(shí)現(xiàn)背景抑制的同時(shí)增強(qiáng)目標(biāo)；最后利用自適應(yīng)閾值分割方法來檢測弱小目標(biāo)。經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該檢測方法能夠有效性地對(duì)天基平臺(tái)下臨近空間紅外弱小目標(biāo)進(jìn)行檢測，具有較

4、好的背景抑制能力和實(shí)時(shí)性。
　?。?）針對(duì)天基平臺(tái)下臨近空間目標(biāo)檢測中的復(fù)雜背景和噪聲抑制問題，本文利用序列圖像中弱小目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性和灰度值的穩(wěn)定性，給出稀疏分解與隨機(jī)投影相結(jié)合的序列運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測方法。首先通過非下采樣剪切波和譜圖小波相結(jié)合的形態(tài)成分分析方法對(duì)紅外圖像進(jìn)行稀疏分解，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)與背景雜波的分離。然后對(duì)目標(biāo)圖像序列進(jìn)行隨機(jī)投影壓縮，降低幀間冗余。最后利用RX濾波方法獲得目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該檢測方