复杂背景下双邻域局部权重对比度红外小目标检测算法

为降低复杂背景中的干扰杂波对红外小目标检测的影响,提出一种双邻域局部权重对比度算法。首先,考虑到不同尺寸的红外小目标的背景特性,采用双邻域窗口策略有效捕捉目标与背景特性。其次,分别计算方向信息特征图和权重系数增强图,前者充分利用目标的弥散方向信息,后者结合区域灰度响应强度及离散程度生成权重信息,两者结合生成目标显著图。最后,采用自适应阈值分割从目标显著图中提取目标。在4组不同背景的公开数据集上与6种算法进行了比较,所提出的算法具备较强的抗干扰能力和准确的检测性能。

基于红外热成像的埋地输油管道腐蚀无损检测

在非开挖的条件下,埋地输油管道腐蚀检测容易受土壤及其他环境因素影响,无法保证检测精准度。为此,提出基于红外热成像的腐蚀无损检测方法。基于红外热成像技术完成埋地输油管道图像的提取,结合运算消除图像中的噪声影响;在图像中设置多个滑动窗口,利用滑动窗口进行极小值算法,参考腐蚀区域的两点特征,判断检测区域是否存在连续性,以及是否满足长度阈值条件,若具有连续性或不满足长度阈值,则判断该区域为腐蚀区域。仿真实验结果表明,所提方法检测结果与实际腐蚀情况吻合度高,检测结果精准。

红外目标图像循环迭代复原算法的加速技术研究

为了提高图像处理的实时性,本文针对作者先前提出的循环迭代图像复原算法迭代次数多、收敛速度慢等问题,提出了一种基于线性搜索的加速迭代技术.该加速技术利用泰勒级数展开式根据当前次的迭代结果对下次迭代数据进行预测,合理地跳过原有的一些迭代点,从而加快算法收敛.在达到相同复原效果条件下,减少了迭代次数,提高了算法的实时性.本文对收敛加速技术进行了理论分析和推导,在微机上进行了一系列的对比实验,实验结果表明,本文给出的加速技术效果显著,获取了加速因子的有效取值等一些有用的实验参数,算法具有实用价值.

一种利用十字窗口识别红外弱小目标的新方法

为有效地识别红外图像中的弱小目标,在分析传统识别方法的基础上,提出了一种利用十字窗口识别红外弱小目标的新方法.该方法在待识别点上、下、左、右四个方向以目标大小选取四个参考点构造十字形识别窗口,根据待识别点与参考点之间的灰度梯度识别该像素点是否为目标像素.该方法无需预测背景,可以在低信噪比、强度变化剧烈的图像中获得较高的识别率与较低的虚警率.实验结果表明了该算法的有效性.

旋转复杂背景中红外运动小目标实时检测

针对旋转复杂背景中红外运动小目标检测误检率高、实时性差等问题,提出了目标检测新算法。首先对图像进行中值滤波预处理,计算图像光流场,提取特征点,估算背景光流;然后设置阈值,判断提取备选目标特征点集合;最后通过特征点光流矢量角度、目标灰度值区间、目标特征点区域边缘检测的方法,排除备选目标特征点集合中的背景特征点,实时准确检测旋转复杂背景中红外运动小目标。实验结果表明,该算法能够准确地检测出红外多个运动小目标,检测率93.8%,平均虚警率0.126次/帧,平均每帧耗时15.53 ms,每帧图像处理的最大时间为20.45 ms,能够满足运动目标检测对实时性的要求。

基于光流估计和自适应背景抑制的弱小目标检测

针对复杂云背景下的弱小目标探测,提出了一种基于光流估计和自适应背景抑制相结合的弱小目标检测算法.首先根据红外图像中云的移动规律,对云背景下的红外图像进行光流分析,提取运动云区.在光流场的计算中结合了云运动的特点以及光流方程的两个约束条件,对传统的基于梯度的光流法予以改进.同时发现移动云区对目标探测的影响较大,为了抑制移动云区对弱小目标的干扰,提出了自适应抑制复杂背景的算法,在光流场分析提取的移动云区中,利用代表背景复杂程度的背景因子,自适应调整分割阈值,抑制复杂背景的干扰.这样只在容易引起虚警的移动云区进行背景抑制处理,简化了计算量,降低了云区对弱小目标的干扰,减少了虚警和误判.实验结果表明该算法可以显著减少云区造成的虚警,并且能够探测出弱小目标.

红外图象序列的运动目标检测

讨论了红外图象序列的运动目标检测方法 --光流法 ,并对实际的红外图象进行了仿真。实验结果表明 ,对于红外图象来说 ,Horn&Schunck算法具有比较好的性能。本文还对其他的几种算法进行了分析 。

基于光流估计的红外弱小运动目标检测

提出了一种对复杂云层背景下红外图像序列中弱小运动目标分割和检测的方法。首先,利用Horn-Schunck算法计算序列图像的光流场,然后利用阈值分割和数学形态学滤波的方法进行目标检测,滤除噪声后提取出背景中的运动目标。实验结果表明,该算法对实时检测在复杂背景的红外图像中运动的弱小目标具有很好的效果。

时空域滤波方法在红外弱小目标检测系统中的应用

针对远距离红外弱小目标低信噪比的特点,提出一种空域滤波与粒子滤波相结合的目标检测方法。首先在空域进行形态滤波Tophat变换,抑制背景和背景杂波,得到了滤除背景的目标图像,再通过滑窗累积方法进一步增强目标,提高目标的信噪比,增大检测概率。然后根据目标时域运动的连续性和规则性,采用基于粒子滤波预测的邻域目标检测判决方法,达到弱小目标检测的目的。实验结果表明:该方法能够有效地检测出幅度信噪比约为1.7的弱小目标,对背景变化情况下的弱小目标检测具有较好的适应性。

国外中长波双波段红外成像技术的发展及应用

中长波双波段红外成像技术能同时获得中波、长波两个大气窗口的红外辐射信息,同时具有两种单波段成像技术的优点。通过优势互补,中长波双波段红外成像技术能够提高装备对各种复杂环境条件的适应能力,提高各类作战任务的成功率。在过去二十几年中,欧美主要国家实现了从双探测器双波段成像到单探测器双波段成像的发展及批量装备,目前正向更高分辨率、更远作用距离的方向发展。中长波双波段红外成像技术主要用于提高各类主战装备对不同的作战环境的适应能力以及各类搜索跟踪识别系统对目标的探测识别成功率。此外,可以通过中长波双波段红外成像技术获取目标的温度、光谱特性等特征信息,可用于反干扰、反伪装。

基于共心球透镜的大视场高分辨率红外变焦成像系统设计

针对凝视型红外成像告警设备中对场景目标进行大视场广域搜索与小视场精确识别一体化的应用需求,设计了一种基于共心球透镜的大视场高分辨率红外变焦成像系统.该系统采用由多层共心球透镜和可连续变焦的独立次级小相机阵列级联而成的二次成像结构,能够有效实现大视场高分辨率无畸变成像.此外,采用全动变焦设计的独立次级小相机阵列在对搜索到的目标进行探测、识别和跟踪的一体化检测的同时保持像面稳定,实现对成像场景的分区域管理.设计结果表明,该红外成像系统在全变焦范围内的调制传递函数(MTF)曲线均接近衍射极限,且变焦曲线平滑,避免了变焦过程中卡滞、冲击等不利现象的产生,能有效实现大视场监测及小视场识别的功能.

基于红外偏振特性的水面溢油检测实验研究

水面溢油是一种常见的水体污染,在电磁波辐射过程中,反应出与其自身性质相关的红外偏振特性。利用红外偏振特性反演水面溢油特征是水体监测的一种新方法。基于红外偏振成像原理的基础,对不同温度下水面溢油的红外偏振特性进行了实验研究,结果表明:利用水面溢油的红外偏振特性可实现对水面溢油的有效检测。

基于频域显著性分析的红外小目标检测算法

针对复杂背景下的红外小目标检测问题,提出一种基于频域显著性分析的小目标检测算法。算法利用红外图像中目标在频域内相较于背景更加显著的特点,通过频域显著性计算得到红外图像的显著图,消除部分背景杂波干扰,然后通过自适应阈值分割显著图,提取出感兴趣区域,进一步在感兴趣区域中计算多尺度窗口的显著度,从而完成小目标的检测。从理论上分析了算法的有效性,并利用典型的红外图像进行了实验,实验结果表明,所提算法能够很好地完成低信噪比条件下的红外小目标检测。与其他方法相比,在保证目标检测准确率的前提下,所提算法简单有效、复杂度低、计算效率高,满足实时性要求。

点目标成像红外遥感器探测信噪比测试研究

针对遥感器真空低温测试需求,设计并搭建了一套能够在低温真空环境中稳定工作的红外目标背景模拟器,模拟器主要由冷光阑、真空低温面源黑体、三维电移台三部分组成,冷光阑模拟探测背景,冷光阑上分布微孔用于模拟探测点目标。通过有效控制目标模拟器与背景模拟器间的隔热、控温以及背景模拟器与待测遥感器之间的隔热,实现稳定测试。另外,将仿真优化与实践经验相结合,通过仿真计算去除模拟器冷光阑板厚度、目标相位、平行光管等的影响,有效降低系统测量不确定度。文中的仿真分析方法和验证情况对于红外遥感器点目标探测信噪比检测试验具有参考意义。

转动红外探测器下地面远距离运动目标检测方法

地面远距离运动目标检测是红外成像防御中的关键技术之一。地面远距离运动目标检测指利用红外探测器对远距离运动目标实现自动探测和捕获。由于目标距离较远,在红外探测器上成像面积较小,同时远距离运动目标容易被遮挡,很难将目标从复杂的地面背景中提取出来。提出了一种能够在面阵红外探测器转动的条件下实现远距离地面运动目标检测方法。首先利用图像信息计算红外探测器的运动补偿参数并通过背景更新获取目标一次检测结果,然后采用光流法获取背景和目标的运动信息,通过计算背景和目标之间的运动信息相关性实现目标最终检测。实验采用多种场景对文中算法进行验证,结果表明该方法通过转动红外探测器可以扩大目标搜索区域,利用背景和目标之间运动信息的相关性有效地克服了目标遮挡、目标重叠和视差等问题。

光幕幕厚与大气对弹丸红外热辐射探测性能影响研究

为改善光电探测靶的探测性能,研究了光电探测器对光幕区中弹丸红外热辐射能的获取,分析了幕厚、弹丸长度、弹丸辐射面积、大气衰减与光幕区弹丸红外热辐射特性的关系。采用将弹体划分为多个小面元的方法,建立了弹丸红外热辐射计算方程。研究了光电探测器的弹体红外热辐射通量计算方法。根据红外热辐射大气衰减理论,分析了不同波长光电探测器获得的弹丸红外热辐射能与大气透过率的关系,并计算了光电探测器在不同幕厚和作用距离下获得的弹丸红外热辐射能。结果表明：当探测距离一定时,弹丸作用于光幕的表面红外热辐射能与光电探测器接收辐射能成正比;当弹体长度与幕厚相等时,光电探测器获得的信号最强;距离越远大气的红外透过率越小,探测灵敏度越低;3~5μm波长光电探测器可获得最佳弹丸红外热辐射能。

基于改进双滑窗的红外小目标检测算法

分析了红外小目标图像的时域特性以及小目标、噪声、背景的不同特点,提出了一种时空结合的红外小目标检测算法。首先根据背景图像变化较慢的特点,运用相邻帧相减以减少背景和噪声的干扰,提高了目标信噪比(SNR);接着,使用中心点判别方法检测出可能的小目标点;然后,利用双滑窗方法去除孤立的噪声;最后,运用区域相似度判别函数,剔除边缘纹理的干扰,检测出小目标。仿真实验表明,该算法不仅具有良好的实时性,同时还具有较高的检测概率和较低的平均虚警数。

基于CFD网格的激波流场热辐射计算方法

针对高速飞行器在气动热环境下的激波热辐射问题,提出一种基于计算流体网格的激波流场热辐射计算方法。首先利用CFD模拟流场数据,结合分子光谱辐射数据库,采用窄谱带模型计算每一个网格的气体吸收系数,然后通过求解网格化的辐射传递方程得到整个激波流场的热辐射情况。根据对激波流场数据的仿真分析,得到了激波流场热辐射随飞行高度和飞行速度的变化规律。

地/海面红外场景生成技术研究

针对地/海面目标红外探测、识别、跟踪、制导系统等论证和仿真系统设计需求,在地/海面目标红外特性基本建模方法基础上提出一种基于实测数据的目标/背景光谱热特性数值统计分析方法并构建工程化地/海面目标场景生成系统。通过目标、背景、传输、传感器模型4项的集成设计,最终建立起车辆与地面背景、舰船与海天背景红外场景生成的红外模拟模型。实验结果表明,所设计的红外场景生成技术无论是对地面目标还是海上目标,均能够提供全天候24h的红外场景模拟生成,且生成结果可重复性良好、成像清晰,具有极大的实际应用价值。

一种用于目标探测跟踪的红外变焦系统设计

针对军用装备目标探测的应用需求，设计了一种15倍非制冷式红外变焦系统。该变焦系统工作于8～12μm远红外波段，F数为3，在20～300mm范围内系统能够连续变焦且像质较好，在最大截止频率为11ip／mm时，各焦距位置的MTF曲线与衍射极限十分接近。在长焦距、大变倍比的前提下，结构依然紧凑，总长度有效控制在330mm。在给定公差范围内，像质变化满足实际应用允许的变化范围。最后，该系统与联合变换相关器相结合，完成了对目标的探测实验。实验结果表明，该红外变焦系统能够很好地探测识别目标。