一种基于目标与背景特征分离模型的高光谱目标检测修正算法

高光谱图像立方体数据可以提供成像场景中地物在可见光和近红外波长范围内的空间信息和地物属性诊断的光谱特征信息,在目标检测与识别方面拥有得天独厚的天然优势。然而,基于高光谱图像数据的目标检测也存在一定缺陷,如经典的高光谱目标检测算法仅利用光谱维度信息检测目标,检测模型要么对背景高维特征矩阵构建的准确度不足,要么对背景先验光谱特征的完备性要求较高,导致算法对不同复杂度的检测场景适应性不强。因此,基于计算复杂度较低、参数需求量较少且检测性能较为优异的经典多目标检测算法—多目标约束能量最小化(MCEM),提出了一种基于目标与背景环境特征分离模型的高光谱目标检测修正算法(R-MCEM)。首先,设计了一个与目标形状、尺寸相近的逐像元移动运算窗口,依次计算窗口中的每个像元与窗口内其他像元的光谱距离之和D1,像元与各类目标的光谱距离之和D2。其次,采用获得D1/D2最小值的像元替换窗口内的所有像元值。然后,自左向右、自上而下逐像元移动窗口,重复窗口内每一个像元与目标、背景像元的光谱距离运算,并确定窗口内与背景相似度最高、与目标相似度最低的像元。直到移动运算窗口遍历整个高光谱图像,大幅提升了基于目标与背景环境特征分离的背景高维特征矩阵准确度。分别设计了基于实测高光谱图像数据和模拟图像数据的修正检测算法性能验证试验,并采用三维操作特征曲线(3D ROC)结合目标与背景分离度(SDBT)开展修正算法的检测精度评估。试验结果表明,提出的修正算法有效减少了虚警率,提高了检测精度。基于实测数据的检测精度、目标与背景分离度由MCEM算法的0.937 7、 0.57提升到R-MCEM的0.993 5、 0.67,基于模拟数据的亚像元检测能力由MCEM的20%丰度提升到R-MCEM的15%丰度。

可见光-红外目标与背景温差特性研究

由于陆地背景环境复杂,单一非制冷红外稳瞄跟踪装置在应用中存在目标识别、跟踪可靠度不高的不足。为解决该问题,首先对典型地面目标与背景的温差特性以及背景环境对红外成像的影响规律进行研究,在此基础上设计具有红外通道和电视通道的复合稳瞄跟踪装置方案,通过对比复合稳瞄跟踪装置与单一红外稳瞄跟踪装置的成像性能,分析复合稳瞄跟踪装置的可行性。背景环境对红外成像的影响规律为:在清晨/傍晚时段,目标与地面温差不足(小于5 K),红外图像存在目标对比度低、信噪比不足的缺陷;正午时段,红外图像存在目标完全淹没在背景中的缺陷。设计的具有红外通道和电视通道的复合稳瞄跟踪装置,电视通道对红外通道的成像质量影响较小(红外通道实际通光量相对减少不到5%),在地面背景红外辐射噪声干扰大的情况下电视通道成像清晰,在目标温差足够的情况下,红外通道成像清晰,验证了红外-电视稳瞄跟踪装置总体方案的可行性;红外-电视复合稳瞄跟踪装置的两个通道形成了良好的互补关系,能够显著拓展稳瞄跟踪装置的适用范围。

大气中目标背景对比度及其影响因素的数值分析

从辐射传输理论出发,利用离散纵标法软件包(DISORT),计算了典型大气条件下0.55μm波长的目标背景对比度,分析了观察者的天顶角和方位角、水平能见度、垂直高度、太阳的天顶角和方位角以及气溶胶单次散射反照率对目标背景对比度的影响。结果表明:目标背景对比度随着观察者天顶角余弦的增加而增加;随着太阳天顶角余弦的增加而减小;随着观察者和太阳方位角差的增加而增加;随着高度的增加而减小;随着水平能见度的增加而增加;随着单次散射反照率的增加而减小。

典型大气条件下的目标—背景对比度的计算分析

大气中目标—背景对比度是进行目标探测识别的一个重要参量,本文从辐射传输理论出发,利用辐射传输软件包MODTRAN,计算了具体大气状况下的目标—背景对比度,并且计算了典型大气条件下可见光到红外波段上(0.4～14μm)的目标—背景对比度,分析了目标背景对比度对波长的依赖关系。

大气、地表条件对目标-背景对比度的影响分析

本文利用辐射传输软件包MODTRAN,详细分析了大气模式、地表状况以及气溶胶模式等诸多参数对0.43-0.75μm波段范围内的目标背景对比度的影响,主要结果为:①季节变化给目标识别带来一定程度的影响,在同一种大气模式下,在冬季比在夏季更容易识别目标,但是季节变化仅改变C的大小,且变化幅度较小;②不同的大气模式下的C值随波长变化的分布形式发生变化,纬度较高的大气模式下C值较大,或者变化趋势较为明显;③地面反照率对C值的影响较小,同一波长对应的对比度的相对变化较小;④气溶胶模式的变化不仅影响C值的大小,而且改变了C值随波长的分布情况,但是这种影响与其他影响困索相比是很小的。

监控视频运动目标检测减背景技术的研究现状和展望

在很多计算机视觉应用中,一个基础而关键的任务是从视频序列中确定运动目标,其中对于固定摄像机的监控视频运动目标的检测,最常用的方法是减背景技术。其思想是将视频帧与一个背景模型做比较,其中区别较大的像素区域被认为是运动目标。但由于构建背景模型需要考虑光照变化等很多因素,因此开发一个好的减背景算法面临很多挑战。为了使人们对该技术有个初步了解,该文首先对利用减背景技术实现运动目标检测的过程、目前各种典型背景建模算法的原理和优缺点做了较为详细的阐述和归纳,然后总结了各种减背景算法的总体特点,并结合实验和文献资料对部分算法进行了对比评价,最后指出了减背景技术的未来研究重点和发展方向。

云的光学特性对目标-背景对比度的影响分析

目标-背景对比度是基于大气辐射传输理论的空间目标识别的重要参量之一。云覆盖了50%的地球表面,对电磁波和光波的传输有重要的影响,因而其类型、在视线路径上出现的概率均会对目标识别产生重要影响。所以要保证目标识别的精度,必须考虑云的作用。从辐射传输理论出发,采用平面平行云的假定和Lund的无云视线概率模型,对有云天气条件下的目标背景对比度进行了详细的分析。

基于目标与背景红外辐射对比度的红外隐身效能研究

较深入分析了目标与背景的红外特性,进一步完善了红外辐射对比度计算模型,通过外场实验,采集了目标与背景随时间变化的温度,利用建立的红外隐身效能指标,对普通钢板与相变材料板进行了评估,验证了此红外隐身效能评估方法的可行性。

红外光照射对目标与背景对比度影响研究

鉴于红外光对目标与背景对比度的影响对目标探测、识别、跟踪、红外隐身技术的研究和红外特征的模拟具有重要的意义,建立了自然环境下人工红外光照射地面目标的理论模型。从对比度定义出发,推导出了人工光照时地面目标与背景对比度的一般计算式,并对人工光照时目标与背景对比度的影响因素进行了数值计算与分析,结果表明:在相同条件下,照射距离越近、光照功率越大、光照时间越长,光源对目标与背景对比度的影响越大,对不同距离的光源,随着入射角的变化,投影在目标上的光源对目标与背景对比度的影响大。

航天光学遥感器目标与背景仿真系统研究

文章介绍了航天遥感用的目标与背景全物理仿真系统的组成,试验和计算方法,对多种目标与背景的试验和计算结果进行了比对,证明系统可行,可以用于航天遥感器的仿真。通过建立的物理仿真系统,可以模拟航天光学遥感器在空间摄影的条件,可以选择适宜的成像条件(太阳高度角、观测方位角、观测时刻、相机光学系统参数、接收器参数等);仿真分析CCD相机系统主要参数(光学系统和接收器)是否正确;对各种主要目标与背景完成实验室成像试验。

目标特性对目标-背景对比度的影响

从辐射传输理论出发,计算分析了目标特性对0.4-14μm波段范围内的目标背景对比度的影响,计算结果显示,在其他条件不变的情况下:1)随着目标物固有亮度的增加,目标背景对比度增加,而且其谱分布也发生相应的变化,紫外与可见光区的对比度增加幅度大于红外区的增加幅度;2)目标物固有亮度的谱分布影响着目标背景对比度的谱分布;3)随着目标物表面反射率的增加,目标背景对比度的值也增加,并且目标物表面反射率的谱分布也影响营目标背景对比度的谱分布。

对人工红外光照射时目标与背景对比度分析

人工红外光照射时目标与背景对比度的分析对目标的探测、识别、红外隐身技术的研究、红外特征的模拟有重要的意义。建立人工红外光照射地面目标的理论模型,从对比度的定义出发,推导出人工红外光照射时地面目标与背景对比度的一般计算式,对自然环境下人工红外光照射时目标与背景在全波段(0^+∞)、3~5μm波段以及8~14μm波段的对比度进行了仿真计算与分析。结果表明:采用不同功率光源照射目标和适当调整目标发射率能有效的降低目标与背景的对比度。

红外小目标与背景辐射对比度的研究

红外目标与背景的对比度特征是红外探测系统检测的重要特征。研究了目标和背景在探测器上的辐射照度,提出了一种红外小目标与背景的辐射对比度,分析了该目标与背景对比度的相关因素。

红外成像仿真系统目标/背景辐射能量计算

红外探测系统不仅能探测到的目标红外辐射,也探测到环境背景的辐射。红外制导半实物仿真系统在试验过程中,目标和部分环境背景辐射都进入参试探测器的视场内,而红外探测系统响应的是目标和背景的辐射通量差。根据红外辐射度学的基本理论,结合红外半实物仿真系统的光学系统结构和特性,计算了红外成像仿真目标与试验室环境背景在参试探测器像素的辐射通量差以及红外仿真小目标与环境背景在参试探测器入瞳处的辐射通量差,以便对仿真系统的能量进行定量地分析。

灰度融合图像目标与背景感知对比度客观评价模型

目标与背景感知对比度是影响可见光与红外灰度融合图像质量的主要因素之一。现有的对比度评价模型未能充分考虑人眼视觉特性。因此,基于韦伯对比度模型的形式,结合人眼亮度掩盖特性,提出了一种简单有效的融合图像目标与背景感知对比度评价模型。利用模拟图像和现实场景灰度融合图像的主观评价分数来检验客观评价模型。结果表明,与现有的5种图像对比度评价模型相比,所提出的目标与背景感知对比度客观评价模型能够给出更接近人眼主观感受的评价结果,有效地实现灰度融合图像目标与背景感知对比度的客观评价。

多目标背景下的被动声测向技术研究

研究适用于多目标背景下反直升机雷的声引信系统的基阵设计，方法比较分析几种声探测系统的设计方案，分析对窄带、宽带信号的基阵指向性，分析直升机目标的声特性，结果提出了适用于多目标背景的基阵结构和基于多波束预形成算法的目标跟踪策略．结论仿真计算验证了该结构设计和算法的有效性．

合作目标与背景温度对比度的确定

在对武器装备中的红外系统进行靶场测试时,需要确定合作目标与背景的温度对比度,以作为测量基准。以测温热像仪摄取的图像为基本信息,基于目标与背景温度对比度的定义,参考常规检测和选取方法,结合合作目标的特点编制了确定温度对比度的软件,得出温度对比度的具体数值。通过实验测试,分析了不同选取方法对温度对比度的影响,对靶场测试等实际应用有参考价值,也为进一步建立各参数与温度对比度之间的关系模型提供了基础。

基于目标减背景法的路面三维裂缝识别方法

根据路面病害等特征提取与检测要求,针对路面三维裂缝的数据特点,结合数字图像处理技术,提出了一种基于目标减背景法的路面三维裂缝识别方法。该方法首先采用双相标准差和基于组合结构元素的级联形态学滤波算法相结合的滤波方法实现裂缝三维数据的预处理,然后根据三维裂缝数据转换成二维图像进行研究的优势,对三维裂缝数据归一化,并采用目标减背景法和Otsu局部阈值分割法实现路面裂缝的识别,对比试验结果与分析表明:该文算法检测效果比较好,对细小裂缝的识别有一定的优势。

基于CCD的目标与背景对比度测量与实验校正

分析了CCD测量对比度的原理及特点,建立一种实验系统并对测量的实验结果进行了分析。实验结果表明单独使用CCD进行测量存在一定的误差,通过使用亮度计作为对比,可以实现对实验结果的校正。

红外小目标与背景对比度特性研究

目标与背景的对比度特征是红外系统所能探测到的最终特征,对红外小目标与背景的对比度进行了研究,分析了目标与背景的对比度与哪些因素有关,同时对于涉及到目标、背景在探测器上产生的辐射照度进行了计算.