基于多特征融合与ROI预测的红外目标跟踪算法

针对当前红外目标检测与跟踪算法存在场景自适应能力弱、专用性强,以及在大视场条件下,首帧图像中小目标误检率高的问题,提出一种红外序列图像目标自适应阈值分割、检测与跟踪方法.选取目标移动速度、目标轮廓的面积和周长、以及自适应分割阈值与感兴趣区域位置为动态变量,建立动态决策准则.采用首帧目标检测算法计算出序列图像的第一帧图像目标的静态变量和部分动态变量,再采用改进的局部自适应阈值分割算法分割后续帧图像,然后利用静态与动态决策准则筛选出分割后的真实目标,最后计算并更新动态决策准则.红外靶标测试结果表明:该方法对不同场景具有较好的适应性,四个场景平均跟踪准确率为95.81%,微机平台平均每帧处理时间为10.93ms,嵌入式平台为26.79ms.     

超大视场红外告警系统的成像特点分析

为了设计出适用于超大视场红外鱼眼告警系统的有效算法,对超大视场红外鱼眼告警系统所拍摄的红外图像进行分析,结果发现:超大视场红外图像中目标只表现为一个点,红外图像的背景非常复杂;对于天空背景,随着仰角的增大,其辐射亮度逐渐变小,目标的运动轨迹被弯曲,并随视场角的增大其弯曲程度越甚。从红外鱼眼镜头的设计理论出发,对系统的像面照度进行了分析,并采用美国光电工业公司的CDS100-04型黑体作为标准辐射源对分析结果进行了实验验证,结果表明:不同位置处灰度值的相对标准偏差仅为2.26%,说明该系统的像面照度是均匀的;最后,对系统的作用距离进行了分析,其作用距离约为9.6 km,基本满足实际需要。     

舰船小目标图像配准算法

当舰船目标距离红外/可见光复合导引头较远的时候,红外与可见光图像中的目标信息微弱,可供提取的特征较少且差异较大,传统的图像配准算法很难适用.针对该问题,本文提出一种基于传感器参量的图像配准算法,首先根据红外与可见光传感器的成像模型将图像配准分解简化为视场配准与平移配准两个相对分离的步骤;然后利用传感器参量进行图像的视场配准;最后基于海天线和水平高通能量分布确定匹配点完成平移配准.仿真实验结果表明,该算法具有较高的配准准确度,可以应用于实际远距离海上舰船的红外和可见光图像配准.     

一种基于特征提取的相关跟踪算法

介绍了一种能稳定快速跟踪复杂背景下目标的算法,该算法在传统相关跟踪算法的基础上进行改进.当目标进入红外(电视)摄像机视场时,视频信号中包含有目标信息和背景信息,信号处理器先将此信号进行数字化处理,形成具有一定灰度等级的数字化图像阵列,然后采用边缘检测、阈值分割等算法对包含有目标信息的图像进行边缘处理,提取出具有特征的目...     

曲率限制的红外焦平面告警系统目标搜索算法

为了降低红外焦平面告警系统中较高的虚警率,提出了一种速度限制基础上基于曲率限制的目标搜索算法。以视场角5.34.0凝视型红外告警系统为例,在MATLAB中对红外图像序列进行了目标搜索实验,验证了该算法的可行性。按照蒙特卡罗法思路模拟了包含大量随机噪声的目标场景,研究了该算法相比传统多帧检测算法对随机噪声的抗干扰性。对该算法的搜索帧数进行了扩展,给出了不同搜索帧数的搜索效果和时效性表现。     

一种红外成像制导中的图像分割算法

红外成像制导导弹的图像分割是图像处理中的重点和难点之一。针对飞机目标红外图像的特点,提出了一种有利于目标特征点识别的图像分割算法。它首先采用区域填充的方法对图像进行分割,然后在此基础之上利用形态学原理对分割过程中产生的"洞"区域进行填充,最后得到比较精确的分割图像。对于实现红外成像制导导弹的稳定跟踪具有一定的应用价值。     

自然地面背景下红外目标检测算法

为了快速准确地检测出以地面物体为背景的红外序列图像中的目标,结合小波变换的特点及其应用于图像边缘检测的优点,提出了一种基于小波技术的图像预处理算法。该方法利用图像边缘在目标识别中的重要作用,讨论了基于小波变换的图像边缘检测方法,并结合地面背景红外图像自身的特点,大大地提高了单帧的检测概率。     

自动选取辅助目标的建筑物目标间接定位方法

针对序列图像中目标因不显著、被遮挡等情况而出现的虚警或丢失问题，提出一种基于自动选取辅助目标的建筑物目标间接定位方法，提高目标跟踪稳定性。该方法首先自动选取红外图像中形状稳定、灰度显著的区域作为辅助目标。定位建筑物目标后，提取其与目标相对位置关系, 之后利用该相对位置间接定位，最后融合直接识别及间接定位结果定位目标，并能实时更新辅助目标，保证其时刻处于视场中。实验结果表明:通过间接定位能解决目标虚警或丢失问题，提升目标定位过程中算法的准确性及鲁棒性。     

大口径干涉成像光谱仪扫描速度偏差的评估与校正

大口径干涉成像光谱仪通过视场扫描和数据重组获取目标的干涉序列,理想情况下帧间视场移动量为1个像素。若扫描速度偏快或偏慢,按照正常重组算法得到的干涉序列不是源自同一目标,导致图像和光谱出现误差。根据像点在数据立方体中的移动规律,提出了像点轨迹追踪法进行校正,按照轨迹坐标对数据进行重采样获得同一目标的干涉序列信号并校正横向尺寸变形。并利用干涉立方体的投影图像对运动误差校正效果进行评估。     

红外经纬仪实景实装训练系统研究

针对红外经纬仪网络训练和实景训练,研究了红外经纬仪实景实装训练系统;系统在保证装备原有功能的基础上,增加了装备与训练中心的IP组播通信和图像传输功能;训练时,背景由红外相机输出的实景背景灰度图像变换获得;目标弹道数据采用本机产生或组播方式从训练中心获;仿真目标图像利用DirectX3D技术实现,并根据弹道数据和经纬仪跟踪位置将仿真目标融合叠加到实景背景上;实时数据及图像由本机或训练中心记录,用于训练评估和复演;应用证明,系统能够对操作手进行模拟实战训练,提高装备的操作熟练程度;系统相关技术对于靶场其他型号的光学测量装备实景实装训练系统研究有借鉴价值。      

动态红外三角形目标及干扰模拟技术研究

针对圆型目标模拟器模拟来袭飞机或导弹等红外三角形目标逼真模拟问题,研究了动态红外三角形模拟技术。采用等腰三角形的几何原理,提出一种新型大小和方向连续可变而质心不变的等腰三角形光阑设计方法,实现了0~3大小、0~360方向动态可调的三角形目标;采用红外宽光谱偏振器组合技术,实现了目标源或干扰源的辐射强度0~100%的连续变化;采用二维平移台及可变圆形光阑,实现了干扰的大小变化及其轨迹变化;研究了基于Windows操作系统的实时控制技术,设计了包括MFC和RTSS双进程的主控软件,实现了控制指令500 s的实时响应。试验结果表明,带有干扰源的动态红外三角形模拟器能逼真模拟来袭飞机或导弹及释放诱饵的红外辐射特性变化过程。     

Modelling an advanced ManPAD with dual band detectors and a rosette scanning seeker head

Man Portable Air Defence Systems (ManPADs) have been a favoured anti aircraft weapon since their appearance on the military proliferation scene in the mid 1960s. Since this introduction there has been a ‘cat and mouse’ game of Missile Countermeasures (CMs) and the aircraft protection counter counter measures (CCMs) as missile designers attempt to defeat the aircraft platform protection equipment. Magnesium Teflon Viton (MTV) flares protected the target aircraft until the missile engineers discovered the art of flare rejection using techniques including track memory and track angle bias. These early CCMs relied upon CCM triggering techniques such as the rise rate method which would just sense a sudden increase in target energy and assume that a flare CM had been released by the target aircraft. This was not as reliable as was first thought as aspect changes (bringing another engine into the field of view) or glint from the sun could inadvertently trigger a CCM when not needed. The introduction of dual band detectors in the 1980s saw a major advance in CCM capability allowing comparisons between two distinct IR bands to be made thus allowing the recognition of an MTV flare to occur with minimal false alarms. The development of the rosette scan seeker in the 1980s complemented this advancement allowing the scene in the missile field of view (FOV) to be scanned by a much smaller (1/25) instantaneous FOV (IFOV) with the spectral comparisons being made at each scan point. This took the ManPAD from a basic IR energy detector to a pseudo imaging system capable of analysing individual elements of its overall FOV allowing more complex and robust CCM to be developed. This paper continues the work published in [1] and [2] and describes the method used to model an advanced ManPAD with a rosette scanning seeker head and robust CCMs similar to the Raytheon Stinger RMP.     

迎头方向隐身导弹红外辐射特性分析北大核心CSCD

隐身导弹应用红外隐身技术将降低导弹被红外探测系统的发现概率。通过以AGM-158C导弹为参考,对迎头观测方向目标的红外辐射特性,包括目标蒙皮、目标蒙皮反射周围背景和目标尾焰的红外辐射强度进行估算,并与典型亚音速导弹红外辐射特性的数据进行对比分析。分析结果表明:红外隐身技术可以明显降低导弹的中、长波红外辐射,尤其是中波波段的红外辐射;红外探测系统设计时尾焰探测通常选用中波红外探测器,弹体探测通常选用长波红外探测器;隐身导弹采用红外隐身技术将提高导弹的突防能力。     

逆向成像法畸变测试技术研究

在相对畸变的定义下,提出了逆向成像畸变测试方法。通过把目标靶尺放到被测系统的焦面位置,再将被测光学系统的入瞳位置放到精密转台的转轴位置,将被测光学系统从正向最大视场处向负向最大视场处旋转,测量14个视场点后,可得到各个视场的畸变值。该方法严格要求把被测光学系统的入瞳位置放置在精密转台的旋转轴上,否则无法测量出整个视场的畸变值。焦距测量精度达2 m,畸变测量精度达5.010-4。     

基于航迹和特征的目标识别技术在多目标跟踪中的应用

针对目前机动目标跟踪所面临的机箭分离、机弹分离、级间分离等一转多的目标跟踪问题,提出了一种复合目标识别技术.针对目标的面积,外接矩形长度、宽度、长宽比,紧凑度,转动惯量和航迹对多种目标进行准确的认定和匹配,并在目标的切换过程中引入一种新型切换技巧.此算法大大提高了一转多目标的跟踪可靠性,实际应用表明:目标识别准确,跟踪切换平稳,应用价值高.     

基于IEC标准的日本滨松SHR22000全身用PET扫描仪性能测试

SHR22000是日本滨松光子学株式会社开发的人体全身用正电子发射断层扫描仪. 扫描仪具有32层探测器环, 二维采集可形成63个切片, 病人孔径为60cm, 单个体位数据采集时间为3—5min.扫描仪的轴向视野为22.5cm, 经5个体位可以完成全身扫描, 视野中轴10mm处平均横向分辨率可达到3.2mm. 本文依照国际标准IEC 61675-1(亦即GB/T18988.1-2003)规定的各项指标对该扫描仪的空间分辨率、灵敏度、散射和计数率特性以及复原系数进行了测试, 并给出结果数据.     

基于几何光学的红外成像模型

提出一种基于光线追击法的CFD湍流场的红外成像模型,用“数字图像”模拟“真实目标”进行仿真计算。通过对比原始图与仿真结果,得出超高声速导弹附面层可引起降晰效应的结论,为弹载计算机的图像复原算法提供了理论依据。按照导引头的工作原理,把模型分为远距离、临界距离和近距离3种类型分别讨论,最后分析了点扩散函数与数字图像处理中降晰模板之间的关系。     

Infrared (IR) image synthesis method of IR real background and modeled IR target

An infrared (IR) image synthesis method is proposed for the synthesis of a real IR background and modeled IR target, used as IR signatures, as well as a band-transformation between short wave IR (SWIR), middle wave IR (MWIR), and long wave IR (LWIR) in an IR imaging system simulation. IR target images are created by the RadThermIR software, an IR signature prediction software. Individual radiances for IR signatures, corresponding to the max/min temperatures of a real IR background and modeled IR target image, are calculated with Planck’s law. First, an IR background of an arbitrary wavelength band is transformed to one of the other wavelength bands with the temperature-radiance characteristics. And then, after adjusting the gray levels of the arbitrary IR target signatures based on their radiances for the wavelength band of the transformed IR background, these IR target and background signatures can be synthesized as one image for a specific wavelength band. The experimental results show that the modeled IR target images, such as a modeled helicopter and F16, can be synthesized on the IR background images of three IR wavelength bands. And we confirmed that IR background images of the three IR wavelength bands can diversely be synthesized with the modeled IR targets as the setting temperature of the target and background, the target distance, and the field of view (FOV) arbitrarily.     

Modelling the infrared ManPAD Track Angle Bias missile countermeasure

The paper describes the concept of missile evolution and the development of a range of missile advancements designed to defeat the evolving array of aircraft defensive measures. The paper describes a typical military aircraft infrared signature and looks at how examination of different spectral parts of the target signature can be used to determine if an aircraft has deployed flare countermeasures. This information can then be used to trigger a missile countermeasure in attempt for the missile to continue with a successful engagement. The paper examines the Track Angle Bias missile countermeasure and details the results of over 1000 engagement simulations designed to test the effectiveness of the missile countermeasure. The paper references the work published in IRPT Volume 53, Issue 5, September 2010, Pages 372–380.