基于移動管道的紅外弱小目標(biāo)檢測算法與仿真驗證研究.pdf

1、自人類文明產(chǎn)生起，戰(zhàn)爭就伴隨著而來。工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，戰(zhàn)爭的形式也從面對面的對抗變成遠(yuǎn)程攻擊（空襲）。對于一個國家，防空的重要性不言而喻。導(dǎo)彈的關(guān)鍵技術(shù)在于弱小目標(biāo)的檢測和跟蹤，紅外弱小目標(biāo)的檢測技術(shù)因其具有成像質(zhì)量高、反應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性號、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，是繼雷達(dá)之后的一個重要的突破。
　　紅外弱小目標(biāo)的檢測具有的兩個特點，分別為“弱”、“小”。“弱”是指目標(biāo)被探測器接受到的能量很弱小。“小”指目標(biāo)和背景等被探測

2、器接收后，在成像系統(tǒng)中所呈現(xiàn)的圖像目標(biāo)所占的面積較小，反映到實際采集到的圖像上指的是目標(biāo)所占的像素個數(shù)較少。近幾年，國內(nèi)外許多專家學(xué)者也都提出了許多優(yōu)秀的紅外小目標(biāo)檢測算法，如卡爾曼濾波算法、均值偏移算法、信息熵算法、高斯核回歸算法等，這些算法在實際的應(yīng)用中都取得了很好的效果。通過數(shù)值仿真平臺對這些主流算法進(jìn)行了性能的對比，得到的結(jié)論是最新提出的主曲率濾波算法在總體性能上優(yōu)于其他算法，因此本文是基于學(xué)術(shù)中最新提出的主曲率濾波算法的基礎(chǔ)上

3、進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種新型的結(jié)合移動管道的主曲率濾波算法理論，并在數(shù)值仿真和硬件仿真中對時間性能、檢測概率、虛警率這三類指標(biāo)進(jìn)行評價，驗證本文提出的算法在性能上的提高。具體的研究與實踐內(nèi)容如下:
　　(1)本文首先對主曲率函數(shù)濾波算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了主曲率濾波算法中尚存的一些缺陷，并針對這些缺陷介紹了在濾波算法中常用的管道濾波，結(jié)合了目標(biāo)具有運(yùn)動連續(xù)的特性以及軌跡一致的特性，提出了結(jié)合普通管道的主曲率濾波算法。該算法是以上一

4、幀目標(biāo)點的位置作為中心創(chuàng)建合適的管道區(qū)域，在下一幀目標(biāo)檢測時只在該區(qū)域進(jìn)行檢測。這使得算法在時間性能上有了很大的提升，同時由于加入了距離的判斷，排除了一些虛警點的干擾，降低了虛警率。
　　(2)提出了一種結(jié)合移動管道的主曲率濾波算法。移動管道濾波算法更好地利用了目標(biāo)運(yùn)動的連續(xù)性和軌跡的一致性，同時采用了管道中hessian矩陣的最大值和次大值的特征，去除了一些固定噪聲的干擾，在設(shè)定管道長度后，使得在幾幀或者幾十幀的圖像檢測之后能夠

5、探測出含有真正目標(biāo)點的管道。并在檢測過程中當(dāng)碰到目標(biāo)點被短暫遮擋或消失的情況下，通過管道內(nèi)直線擬合的算法預(yù)測當(dāng)前幀的真實目標(biāo)的所在位置。最后，通過時間曲線和ROC曲線驗證了結(jié)合移動管道的主曲率濾波算法在時間、檢測概率和虛警率上都有很大的提升;
　　(3)本文不僅僅通過matlab進(jìn)行驗證仿真，而且在實際的硬件上也進(jìn)行了模擬驗真。通過攝像頭對紅外目標(biāo)進(jìn)行了圖像的采集，并分析計算圖像的主曲率特性，通過基于移動管道的主曲率算法計算出圖像