基于多波段光學(xué)成像及鏈路優(yōu)化的微弱目標(biāo)探測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、微弱目標(biāo)光學(xué)成像探測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)在軍事和民用等領(lǐng)域有著廣泛而重要應(yīng)用前景的技術(shù)。目標(biāo)可以反射太陽(yáng)或其他光源照射的光波，同時(shí)也發(fā)射各種紅外光波，在光學(xué)鏈路成像探測(cè)中，存在諸多退化因素，如光學(xué)系統(tǒng)的像差、傳感器的電子類(lèi)噪聲、景物與傳感器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等，這些都會(huì)造成目標(biāo)成像信雜、噪比的降低;此外，遠(yuǎn)距離的成像導(dǎo)致目標(biāo)在圖像中所占面積小像素少、缺乏諸多細(xì)節(jié)特征，易淹沒(méi)在復(fù)雜背景中。這些因素共同造成了目標(biāo)的微弱特性。隨著探測(cè)距離的日益增大、對(duì)偽目標(biāo)的

2、探測(cè)要求的不斷提高，利用傳統(tǒng)方式進(jìn)行光學(xué)成像微弱目標(biāo)探測(cè)遇到了不小的挑戰(zhàn)，嚴(yán)重制約了目標(biāo)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。如何解決傳統(tǒng)光學(xué)成像探測(cè)問(wèn)題、有效提高復(fù)雜背景下微弱目標(biāo)的探測(cè)能力是本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容。本文通過(guò)優(yōu)化技術(shù)對(duì)成像鏈路中存在的退化進(jìn)行補(bǔ)償，利用多種手段提高目標(biāo)圖像信雜、噪比，并研究具有優(yōu)秀性能的目標(biāo)探測(cè)方法，多模式地提升微弱目標(biāo)探測(cè)的能力，在低虛警率下獲得盡可能高的探測(cè)率，以適應(yīng)各類(lèi)應(yīng)用的需求。
　　 分析了微弱目標(biāo)多模式

3、探測(cè)技術(shù)的框架。根據(jù)鏈路化成像的原理，分析了多模式目標(biāo)探測(cè)的可行性。討論與分析了典型目標(biāo)與背景的光學(xué)輻射反射特性等，這些特性可用來(lái)作為目標(biāo)探測(cè)與背景抑制的參考因素。給出了多模式微弱目標(biāo)探測(cè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括圖像信息獲取設(shè)備，信息采集平臺(tái)與獲取系統(tǒng)，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等等。分析了微弱目標(biāo)測(cè)定與判定的方法，設(shè)定判別的要求，為具體研究微弱目標(biāo)探測(cè)提供基礎(chǔ)。
　　 為了提升成像信雜、噪比，針對(duì)成像鏈路中存在的模糊退化，進(jìn)行了各種補(bǔ)償機(jī)制的分析與

4、研究。分析了典型的圖像退化模型。在介紹多種典型的圖像復(fù)原方法，分析這些復(fù)原模型、介紹常用圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，提出了一種參考型的基于梯度的波紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，提出了一種無(wú)參考型的結(jié)合邊緣寬度和模糊度衡量的評(píng)價(jià)算法。針對(duì)圖像復(fù)原，提出了局部約束的Richardson-Lucy方法，引入空間加權(quán)矩陣以實(shí)現(xiàn)局部約束以解決振鈴抑制與細(xì)節(jié)保留的平衡問(wèn)題;提出了梯度約束規(guī)整化快速?gòu)?fù)原方法，在保留重要細(xì)節(jié)的同時(shí)極大地抑制了噪聲。
　　

5、為了提升紅外成像信雜、噪比，對(duì)紅外成像中的噪聲抑制與優(yōu)化補(bǔ)償進(jìn)行了研究。分析了紅外非均勻性噪聲退化的原理，并推導(dǎo)了非均勻性校正模型。以圖像優(yōu)化為突破口，提出了基于場(chǎng)景的單幅圖像條紋非均勻性校正方法;在校正模型的基礎(chǔ)上，提出了基于場(chǎng)景的序列圖像法非均勻性校正方法，對(duì)于354×236紅外圖像，每幀處理時(shí)間20ms左右，完全滿足實(shí)時(shí)性要求。
　　 在微弱目標(biāo)增強(qiáng)與雙波段圖像信息的融合方面展開(kāi)了深入地研究。首先，提出了一種利用局部頻率調(diào)

6、諧顯著性法實(shí)現(xiàn)微弱目標(biāo)增強(qiáng)的方法，其能夠針對(duì)性地提升微弱目標(biāo)與背景的強(qiáng)度對(duì)比，適用于實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。其次，為了綜合利用多波段的圖像信息，提出了結(jié)合多尺度分析與顯著性提取的雙波段圖像信息融合的思路，原始圖像的信息能夠得到保留甚至增強(qiáng)。
　　 根據(jù)目標(biāo)在圖像中的特征特點(diǎn)，提出了多種目標(biāo)探測(cè)的新思路。根據(jù)目標(biāo)區(qū)域往往相對(duì)對(duì)比度較大的特性，提出了基于傅里葉變換法顯著性提取的目標(biāo)探測(cè)方法獲取目標(biāo);考慮到目標(biāo)通常存在于局部差異性大的區(qū)域，提出