紅外序列圖象弱小運動目標(biāo)檢測新方法研究.pdf

1、運動弱小目標(biāo)的檢測與處理一直是計算機視覺與圖像處理工作中的重要課題，也是紅外探測系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一，特別是在背景復(fù)雜、距離較遠(yuǎn)的情況下，很難有效地實時分離目標(biāo)。能見度低的點源目標(biāo)的檢測和跟蹤問題產(chǎn)生于遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用背景中，比如寬視場望遠(yuǎn)鏡，紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)以及其他基于點源目標(biāo)檢測的監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)距離的紅外成像目標(biāo)通常隱藏在高度結(jié)構(gòu)化的背景雜波和強噪聲環(huán)境中，近些年來，強雜波條件下的可見光和紅外小目標(biāo)的檢測研究工作已愈來愈為人們所重視。

2、算法的性能對紅外探測系統(tǒng)的作用距離和智能化程度十分關(guān)鍵。 本論文工作的目的是結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目“復(fù)雜條件下目標(biāo)自動識別的理論與關(guān)鍵技術(shù)”和國防重點預(yù)研課題研究運算量小且魯棒性強的低信噪比小目標(biāo)檢測跟蹤算法，為其實時實現(xiàn)提供理論依據(jù)和試驗支撐。因此，本文擬從兩方面展開研究：一是紅外圖像序列中弱小運動目標(biāo)檢測技術(shù)研究，二是紅外圖象序列中弱小目標(biāo)跟蹤方法研究、運動目標(biāo)軌跡的確定及檢測算法性能分析。為發(fā)展我國紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)

3、以及其他基于點源目標(biāo)檢測地面應(yīng)用系統(tǒng)和其它相關(guān)研究提供技術(shù)支持。 論文分析了紅外圖像的背景特性及序列圖像的幀間差異性度量方法，描述紅外圖像背景預(yù)測的一般模型。在背景預(yù)測模型基礎(chǔ)上論述了紅外圖像背景抑制的原理，進而詳細(xì)討論了幾種背景抑制技術(shù)，結(jié)合實驗結(jié)果分析了各種背景抑制技術(shù)的適用性。 敘述一維及二維維納濾波的一般原理，結(jié)合二維維納濾波和時間維預(yù)測濾波發(fā)展紅外弱小目標(biāo)檢測的一種新方法——基于三維時空域維納自適應(yīng)預(yù)測濾波算法

4、，并將新算法成功應(yīng)用于掃描型探測與凝視型探測相結(jié)合的單色弱小目標(biāo)檢測跟蹤系統(tǒng)，從而對其實用性、有效性進行了驗證。 分析了各向異性微分方法對圖像的濾波特性，在此基礎(chǔ)上通過引入雙閾值函數(shù)提出了一種新的基于雙閾值函數(shù)的各向異性偏微分濾波算法，創(chuàng)造性地將各向異性微分方法應(yīng)用于目標(biāo)檢測，并與其它算法進行了對比實驗，實驗結(jié)果顯示新算法能有效抑制復(fù)雜紅外背景，尤其是背景中的結(jié)構(gòu)性紋理，同時可以穩(wěn)定地保留點目標(biāo)信號，從而驗證了新算法應(yīng)用于目標(biāo)檢

5、測的可行性和有效性。 三維方向濾波是目標(biāo)檢測的經(jīng)典方法之一，該算法通過對目標(biāo)信號進行能量累積使檢測能力大幅提高，在三維方向濾波經(jīng)典模型中，目標(biāo)信號能量的累積強度是目標(biāo)信號在傳感器視場內(nèi)積分時間的單調(diào)增函數(shù)，本文推廣三維方向濾波經(jīng)典模型，提出了三維粗精搜索雙方向濾波器技術(shù)，使用兩種不同的搜索精度對全狀態(tài)空間和相應(yīng)狀態(tài)子空間進行搜索，得到了運算代價和檢測性能的良好折衷；并且消除了目標(biāo)信號能量的累積強度對濾波幀數(shù)的依賴性，使其僅與目標(biāo)