红外凝视系统下的多规则航迹起始算法

针对传统航迹起始算法在红外凝视跟踪系统应用中存在的弊端,提出了一种适用于凝视跟踪系统的多规则快速航迹起始算法.该方法通过深入分析红外凝视系统中目标自身特点及其运动特性,给出了能够对低速甚至静止的大威胁概率目标和断续点迹目标进行威胁概率判断和航向方差判断的起始规则,实现了凝视系统下对大威胁概率目标和断续点迹目标航迹的快速...     

红外鱼眼系统下的多目标航迹起始方法研究

为了实现红外鱼眼系统下对多目标航迹进行起始,分析了红外鱼眼系统下目标在像面上的运动特点,提出了用于红外鱼眼系统的多目标航迹起始算法。算法采用逻辑法中的3/4逻辑,利用最大速度约束法去除各采样周期中大部分非相关量测点,用Hough变换方法确定可能航迹,用匀速约束对航迹进行确认。利用模拟目标对算法进行了实验和分析,结果表明,该算法与标准Hough变换法和逻辑法相比,航迹起始性能有了明显提高。当杂波个数为450个时,航迹起始虚警率仅为14%;对非断点航迹的成功起始时间为3帧,对断点航迹的成功起始时间为4帧,且在密集杂波环境下算法执行时间也较短。     

基于改进动态规划的主动声纳序列图像检测方法

动态规划是序列图像小目标检测的常用方法,该方法假设各帧图像间目标转移过程为马尔可夫过程,将能量累积计算量由原本的按图像帧数幂指数增长变为成倍增长,大大减小了计算量,使计算目标多帧累积能量变为可能。为了提高算法检测能力,该文根据动态规划算法原理及惩罚函数特点对算法进行了改进,使原本的二阶规划过程变为三阶,使指标函数更加有效地累积,有效提高了相同虚警概率下的检测概率。还利用该算法设计了主动声纳序列图像检测过程,并进行了仿真,验证了算法的有效性。     

复杂天空背景下的红外弱小目标检测算法研究

为了提高单帧红外图像的检测概率,稳定检测到图像序列中的弱小目标,基于改进的双边滤波与多项式拟合,提出了一种复杂天空背景下的红外弱小目标检测算法。在传统双边滤波算法的权值系数中引入背景相关度因子,有效降低了背景抑制时目标点的影响,提高了目标区域的信噪比以及单帧图像的检测率。为了进一步剔除虚假目标,基于融合目标运动特征,对目标点进行多帧确认。针对序列检测中目标闪烁造成的目标漏检,引入多项式拟合算法对下一帧目标位置进行预测,有效避免了目标轨迹截断的问题。实验结果表明,在信噪比小于2的情况下,该算法能够稳定检测到复杂天空背景下的弱小目标轨迹。     

水下运动声源的方位方差检测方法

为了提高对水下运动目标的检测能力,利用水下目标辐射信号与海洋环境噪声在空间分布特性上的差异,提出了一种方位方差检测方法。该方法采用时延估计法估计目标方位,对方位求方差以获得检验统计量。采用奈曼-皮尔逊准则,推导了该方法的检测概率关系式,得出了检测性能与信噪比关系曲线,并与宽带能量检测方法进行了比较,表明该方法的性能远优于宽带能量检测方法。理论分析和海上试验结果都验证了该方法的有效性。     

光子图像中基于广义似然比检验的目标探测方法

在光子噪声受限条件下的图像中,其信号和噪声均服从泊松分布并呈现散粒状态,且由于该图像信噪比较低,目标难以被探测和识别,为此提出一种基于统计理论和广义似然比检验(GLRT)的目标探测方法来解决该条件下的目标探测问题。该方法在仅有目标物灰度图像已知的情况下,使用泊松分布概率函数和广义似然比检验方法得到统计判决公式,通过该公式计算原始图像中各个位置的检验器值,对光子图像进行目标探测。仿真和实验结果表明,该方法具有较好的目标探测性能,验证了算法的有效性和实用性。     

接收机工作特性曲线在红外成像系统检测性能评估中的应用

提出了一种红外弱小目标检测算法性能评估的方法。该方法通过假设的数学模型给出了评价指标的理论推导过程,得到了虚警概率与检测门限,检测概率与信噪比之间的关系,绘出了接收机工作特性（ROC）曲线。同时,给出了在目标与背景分布函数未知的情况下,利用红外图像序列绘出ROC曲线来评估算法的检测性能。利用该方法得到了四种典型的弱小目标检测算法的ROC曲线,比较了四种算法的检测性能。     

基于回形窗的弱小多目标图像分割方法

提出一种红外弱小多目标图像分割方法,用一个回形窗口和对比度阈值分割图像.对天空背景下低信噪比的红外弱小多目标图像序列能够有效的分割,抑制噪音干扰.将该方法与传统的图像分割方法做了比较,并对用不同阈值,不同窗口分割时的分割结果进行了分析.实验表明,该算法在执行效率和检测概率上能够取得满意的结果.     

基于改进遗传算法优化的形态学修正TOP-HAT滤波器设计方法

针对红外序列图像中运动弱小点目标的检测问题,设计了一种基于改进遗传算法优化的修正Top-Hat形态学滤波器算子。其中,优化的修正Top-Hat形态学滤波器可以很好地抑制背景和噪声的影响;改进遗传算法采用新的区间离散化编码和自适应的主次式交叉与变异算子,通过优化搜索全局空间得到的形态学滤波器参量具有较好的滤波性及时效性。并且针对不同信噪比的点目标检测建立了自适应门限。实测数据的处理结果表明:在虚警概率小于5%情况下,优化的修正Top-Hat形态学滤波器算子对信噪比约为2的复杂图像检测概率大于等于70%,与固定结构元素的Top-Hat形态学滤波器相比检测概率提高了近10%,与用经典遗传算法训练的传统Top-Hat形态学滤波器相比检测概率提高了4%。     

水声目标识别中一种轴频提取方法

针对水声目标解调谱轴频提取中信噪比低和本舰干扰的问题,分析了最大似然比准则下的本舰干扰和目标的轴频检测问题,提出了基于模糊系统的采用累加处理改善信噪比和利用Doppler扩展抑制本舰干扰的轴频提取方法,对实录海上数据进行的试验表明本处理方法有效提高了检测性能。     

联合多站阵元域数据的水下目标检测与跟踪

为了提高复杂海洋环境中目标的检测、跟踪性能,提出一种联合多站阵元域数据的水下目标检测与跟踪方法.该方法采用序列马尔科夫链蒙特卡洛思想对目标进行采样更新,通过对接收概率中的后验概率以及采样函数进行分解展开,并根据多站阵元域数据计算采样粒子的联合似然,在迭代过程中实现目标数目和目标状态的联合估计.研究结果表明,该方法对单目标的平均定位误差在较高信噪比下能够稳定在50 m以内,对多目标随机出入场景中新生及消失目标实现有效检测,同时对强干扰下弱目标及交叉目标实现有效检测跟踪。仿真结果和海试数据均验证该方法具有良好的目标检测与跟踪性能。      

目标机动未知下的有源声呐跟踪滤波方法

为解决由有源声呐测量误差而引入的目标机动判决模糊问题,提出了基于延迟机动检测的跟踪滤波算法。利用多假设跟踪方法,在目标机动检测模糊时,生成匀速及机动的两种目标运动假设以延迟最终的决策时间,基于残差序列构造假设检验统计量,实施序列似然比检验并融合强跟踪滤波器和Kalman滤波器的优点,提高了有源声呐对先验信息未知目标的跟踪能力。通过仿真分析表明,该算法不仅能够精确的跟踪匀速运动目标,而且能够稳定的跟踪机动目标。海试数据处理进一步验证了算法跟踪真实水声目标的有效性。      

A tracking filter method of active sonar subject to unknown target maneuver

A tracking filter algorithm based on the maneuvering detection delay is presented in order to solve the fuzzy problem of target maneuver decision introduced by the measure?ment errors of active sonar. When the maneuvering detection is unclear, two target moving hypotheses, the uniform and the maneuver, derived from the method of multiple hypothesis tracking, are generated to delay the final decision time. Then the hypothesis test statistics is constructed by using the residual sequence. The active sonar?s tracking ability of unknown prior information targets is improved due to the modified sequential probability ratio test and the integration of the advantages of strong tracking filter and the Kalman filter. Simulation results show that the algorithm is able to not only track the uniform targets accurately, but also track the maneuvering targets steadily. The effectiveness of the algorithm for real underwater acoustic targets is further verified by the sea trial data processing results.     

一种基于单似然检验的高光谱图像小目标检测器

针对背景和目标的先验光谱特征未知的条件,给出一种基于单似然检验的高光谱图像小目标检测器。小目标相对于背景的低概率性使得高光谱图像数据对目标光谱信号的矩特征几乎不施加约束,可在最大熵条件下将广义似然比检验简化为对背景似然的单似然检验;利用全部数据样本建立无参估计模型以充分利用样本信息,从而得到基于单似然检验的高光谱图像小目标检测器。该检测器避免了统计模型误差和不明确物理含义特征对实际高光谱图像数据检测带来的影响。使用可见光/近红外波段机载I型实用型模块化成像光谱仪(OMIS-I)高光谱图像进行了实验,实验结果及相应理论分析表明该算法可有效检测高光谱图像中的空间低概率目标。     

Detection method for small and dim targets from a time series of images observed by a space-based optical detection system

To revisit cataloged space targets, a space-based optical detection system normally observes space targets continuously in a target tracking mode. In the time series of images produced by continuous observation, there are not only the target but also complicated background clutter (a mass of stars) and noises. The existing method only can detect the target with an signal-to-noise ratio (SNR) greater than 6 from these images. This paper presents a detection method for the target with an SNR less than 6. The proposed method consists of an SNR enhancement algorithm and an adaptive background and noise suppression algorithm. Simulation and analytical results show the proposed method detects the target submerged in noise and background clutter when SNR is equal to 3 and the detection probability and the false alarm probability both reach very high performance. This proposed method can help solve the problem of revisiting some weak cataloged space targets.     

基于光流直方图的云背景下低帧频小目标探测方法

对低帧频、云层背景下,低信噪比的弱点目标探测率降低的问题.提出了光流直方图(OFH)的定义.并且给出了OFH的性质.分析了低帧频下红外图像探测弱点目标时探测率降低的原凶,提出了一种基于OFH背景补偿的红外点目标探测算法.利用OFH得到背景的运动欠量.进行运动背景补偿;然后利用目标与云层运动差异性,得到帧间比较结果,并对比较结果通过Robinson滤波器进一步滤除残留的边缘,达到降低虚警的目的.实验结果表明,该算法中以显著提高往复杂背景下红外点目标检测概率,并凡能够探测出信噪比为1的目标.     

Small moving infrared space target tracking algorithm based on probabilistic data association filter

Numerous false alarms for low signal-to-noise ratio (SNR) would seriously debase the performance for infrared low observable (LO) space target tracking. Due to the motion (i.e. azimuth, elevation and their derivative velocity), amplitude and size of infrared target are almost invariable and highly correlative, a multi-feature association approach based on probabilistic data association (PDA) is presented to track target in this paper. Firstly, the motion, amplitude and size of target are modeled as stationary random signal afforded Gaussian distribution. The probability of motion, amplitude and size of measurement originated as the target of interest is then estimated by Gaussian distribution, and that of false alarm is distributed uniformly. Subsequently, the combined probability of motion, amplitude and size is derived by PDA, and their weight coefficients are estimated adaptively according to their fluctuations. Finally, the relevant parameters including combination measurement are predicted and updated. Some experiments are included and the results show that the performance of target tracking by the proposed approach is significantly enhanced.     

基于主副瓣比加权的未知线谱目标检测方法研究

针对目标辐射线谱信号未知时的目标检测问题,依据水下目标辐射噪声含有高强度稳定线谱这一特征,该文提出了一种基于波束形成主副瓣比加权的宽带波束形成目标检测方法。该方法首先用二阶锥优化各频带波束形成,得到低旁瓣高增益波束形成;其次利用各频率单元波束形成主副瓣差异形成加权因子;然后利用加权因子对各频率单元波束形成进行加权统计,可以抑制背景噪声能量干扰,增强目标检测信噪比增益,克服传统线谱检测四维显示难点。理论分析和实验结果表明：该方法可以较好地增强目标线谱单元能量、抑制噪声、提高信噪比,改善能量累积检测法在远程目标检测方面的性能。     

变分模态分量降噪后重构的水声弱信号检测

针对能量检测法在低信噪比下对非合作水声探测信号的检测性能显著下降的问题,提出了一种组合变分模态分解和小波变换降噪重构的信号检测方法。以信号分解出的各个本征模态函数的近似熵与互相关系数比值作为分量分类参数,将所得分量分为信号分量、含噪信号分量与噪声分量,然后利用第二代小波变换对含噪信号分量降噪后与信号分量组成重构信号,最后对重构信号进行检测。数值仿真结果表明该方法可以在无先验信息的情况下对CW和LFM信号自适应降噪,信噪比0 dB以下时CW信号重构后信噪比提升约12 dB,宽带LFM信号信噪比提升约8～9 dB,有效提升了低虚警概率下信号的检测概率。湖试结果表明,虚警概率为0.1时检测概率可提升至0.9以上,验证了该方法的有效性。