紅外序列圖象弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)新方法研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)弱小目標(biāo)的檢測(cè)與處理一直是計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理工作中的重要課題，也是紅外探測(cè)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(shí)時(shí)分離目標(biāo)。能見度低的點(diǎn)源目標(biāo)的檢測(cè)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(chǎng)望遠(yuǎn)鏡，紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)以及其他基于點(diǎn)源目標(biāo)檢測(cè)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(qiáng)噪聲環(huán)境中，近些年來，強(qiáng)雜波條件下的可見光和紅外小目標(biāo)的檢測(cè)研究工作已愈來愈為人們所重視。

2、算法的性能對(duì)紅外探測(cè)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(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“復(fù)雜條件下目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別的理論與關(guān)鍵技術(shù)”和國(guó)防重點(diǎn)預(yù)研課題研究運(yùn)算量小且魯棒性強(qiáng)的低信噪比小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法，為其實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)和試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)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(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡的確定及檢測(cè)算法性能分析。為發(fā)展我國(guó)紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)

3、以及其他基于點(diǎn)源目標(biāo)檢測(cè)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(cè)的一般模型。在背景預(yù)測(cè)模型基礎(chǔ)上論述了紅外圖像背景抑制的原理，進(jìn)而詳細(xì)討論了幾種背景抑制技術(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(shí)間維預(yù)測(cè)濾波發(fā)展紅外弱小目標(biāo)檢測(cè)的一種新方法——基于三維時(shí)空域維納自適應(yīng)預(yù)測(cè)濾波算法

4、，并將新算法成功應(yīng)用于掃描型探測(cè)與凝視型探測(cè)相結(jié)合的單色弱小目標(biāo)檢測(cè)跟蹤系統(tǒng)，從而對(duì)其實(shí)用性、有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。 分析了各向異性微分方法對(duì)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(cè)，并與其它算法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(shí)可以穩(wěn)定地保留點(diǎn)目標(biāo)信號(hào)，從而驗(yàn)證了新算法應(yīng)用于目標(biāo)檢

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