红外搜索系统中弱小目标检测算法研究

 复杂背景下低信噪比弱小目标的检测是红外搜索系统中的重点和难点,为解决红外搜索系统中杂波干扰多、目标信噪比低等问题,提出一种模板匹配滤波的目标检测方法。该算法在预测背景的同时,通过对图像背景灰度值进行动态的阈值处理,自适应地进行背景抑制。当背景包含较多复杂因素时,采用模板匹配滤波的目标检测方法,消除背景抑制后的残留杂波,实现弱小目标的提取。试验结果表明：当场景较复杂且图像信噪比较低时,使用该算法处理后可使图像信噪比达到4 dB以上,从而提高了弱小目标的检测概率。     

改进的非下采样Contourlet变形红外弱小目标检测方法

针对存在复杂背景干扰和噪声的红外图像弱小目标检测问题,提出了一种非下采样Contourlet变换（NSCT）的改进的红外弱小目标检测方法。首先对含弱小目标的红外图像进行预处理,然后利用NSCT进行变换,并利用改进的非线性映射函数和能量交叉融合相结合的方法实现了背景杂波的抑制,最后引入Otsu算法进行阈值分割分离出红外弱小目标。通过与同类弱小目标检测算法的对比实验,验证了该方法的有效性。     

层次卷积滤波红外弱小目标检测方法

针对单帧复杂背景红外图像点目标检测算法存在复杂背景下处理效果不理想、处理时间长的问题,提出了一种层次卷积滤波检测算法。主要分为两个部分：第一,根据红外小目标特性,设计一种层次卷积滤波的算子,对图像进行滤波处理,实现图像中小目标的增效和背景抑制的效果;第二,采用基于最大值的自适应阈值方法,对图像进行二值化操作,过滤背景杂波,最终提取到待检测的目标。在大量不同背景红外图像中进行实验,论文算法在背景抑制因子和信噪比增益的性能量化结果上优于现有5种典型红外弱小目标检测算法的性能结果,且平均处理时间仅为高斯拉普拉斯（Laplacian of Gaussian,LoG）滤波算法的30.42%。通过实验对比,表明该层次卷积滤波算法可以有效解决在不同复杂背景下的红外图像中对小目标检测的问题。     

基于非参数背景抑制的弱小目标管线法检测

介绍了一种红外图像背景抑制的非参数方法(E_kernel)。提出了一种弱小目标的管线检测算法。E_kernel方法不同于传统的线性或非线性背景预测,它对背景杂波分布的统计特性不敏感,受其影响较小,具有非参数特性。管线检测算法对序列图像做若干相同的顺序处理,采用并行分布式计算,处理时间短。仿真试验表明,该算法能有效地检测出低信噪比红外序列图像中的弱小目标的运动轨迹,具有较高的实时性。     

强杂波背景红外弱小目标检测算法

针对强杂波背景远距离红外弱小信号目标的特点,提出了一种基于自适应滤波的红外弱小信号检测方法。算法首先对图像进行消噪声处理,其次运用自适应滤波方式消除背景增强目标信号,最后进行基于点源目标(试验采集)成像信号特性的判决法则删除虚假目标,算法有效解决了光电探测设备高检测概率与低虚警率的矛盾。实验结果表明:该方法能够在单帧图像上有效提取出小区域信噪比为4的弱小信号目标,检测概率不低于0.75,虚警率不高于1次/100帧。     

采用视觉细胞响应模型的小目标复杂背景抑制

为了提高地面和云层等红外复杂背景下弱小目标的检测性能,提出了一种基于视觉细胞响应模型的红外弱小目标背景抑制新方法.首先利用简单细胞的感受野计算模型将原始图像采用Gabor函数卷积获得相同大小的两幅图像|然后采用设计的复杂细胞响应的非线性汇聚策略函数对获得的两幅图像进行融合处理,从而将红外图像中弱小目标和背景杂波分离,达到抑制背景的目的|最后采用自适应阈值分割技术得到目标点,实现了对红外弱小目标的检测跟踪.实验结果显示,与去局部均值和最大中值滤波两种滤波方法相比较,该方法能有效地检测出信杂比较低的弱小目标信号.     

匹配滤波器优化设计及在红外弱小点目标检测中的应用

针对红外传感器成像信噪比低且易受噪声、背景杂波干扰的问题,结合红外图像中点目标成像的特性,充分利用目标、背景杂波及噪声在空间域中的分布特性,进行空间匹配滤波器的优化设计.首先对红外点目标特性进行了分析,在此基础上进行一维匹配滤波器的优化设计,进而构建了优化设计的空间匹配滤波器.结合优化设计匹配滤波器、形态学背景抑制和自适应门限的红外弱小目标枪测算法由于充分考虑了红外点目标的衍射效应和目标与背景的灰度差异,使滤波过程智能地融入了目标和背景的特性,极大地提高了红外弱小目标的检测性能.实测数据验证表明,本检测算法对低信噪比(f<,SNR>≤2)的红外图像,在保证10<'-5>虚警概率前提下,检测概率不小于95%.     

基于复滤波器组的红外弱小目标检测算法

 为了有效抑制复杂背景的干扰,降低复杂背景所带来的虚警,提高目标检测的信噪比,提出了一种基于复滤波器组的红外弱小目标检测算法。分析了复杂背景下带有弱小目标的红外图像中复杂背景和弱小目标图像各自的频谱特性,并引入了分频段处理的思想。比较了各种滤波器的性能,并选用了基于复小波的滤波器组,用该滤波器组将红外弱小目标图像分解到各个子频域;对分解后的各频段图像分别进行基于罗宾逊滤波的目标检测处理,提取各频段图像中的奇异点;根据目标图像和背景图像的频谱特性的定量分析结果,选取合适的权值,将各频段检测的结果进行加权融合,得到最终的处理效果。实验结果表明:弱小目标检测方法较之于传统的不分频段的高通滤波处理方式可以获得更高的信噪比,目标得到明显的增强,背景杂波得到更有效的抑制,各项探测指标均更优。     

基于多结构元素形态滤波与自适应阈值分割相结合的红外弱小目标检测

针对低信噪比灰度图像中弱小目标检测的难题,分析了红外弱小目标成像的特点,提出了基于多结构元素形态滤波与自适应阈值分割相结合的目标检测算法.利用目标运动的连续性、规律性和噪音产生的随机性,结合数学形态学结构元素的特点,研究了一种多结构元素形态滤波的管道滤波方法,通过流水线管道检测目标运动轨迹.实验结果表明,该算法应用于复杂背景下低信噪比的红外弱小目标图像能够得到较理想的结果,并且目标检测概率高,速度快,虚警率低.     

基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法EI北大核心CSCD

针对复杂背景下红外图像中低信噪比弱小目标实时检测问题,提出一种基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法。该算法将红外目标检测转化为模式分类问题,在离线训练阶段,利用二维高斯模型构造红外小目标训练集,在此基础上训练得到对目标背景具有区分能力的相关滤波器,在线检测阶段,利用滤波器对图像分块进行滤波操作,目标和背景的滤波响应有着显著的差异,最后生成整幅图像的滤波响应置信图以此来判断图像中是否包含目标及其具体位置。在单帧单目标图像、序列图像多目标检测实验结果表明,与经典检测算法相比,所提方法不仅具有更高检测性能,有效降低了虚警概率,而且具有较好的实时性,适用于复杂背景条件下弱小目标的实时检测。     

一种背景自适应调整的弱点目标探测算法

针对因复杂背景导致低信噪比的弱点目标探测率降低的问题,首先分析了从红外图像中探测弱点目标时,由于复杂和缓变背景下潜在目标探测率不同,而导致目标探测率降低的理论依据;并在该分析的基础上,提出了一种基于背景自适应调整的红外点目标探测算法。该方法利用鲁宾逊(Robinson)保护滤波器从经过预处理的图像中提取潜在目标;通过复杂背景模糊隶属度函数将图像映射到模糊特征平面,并由该特征平面计算背景调整因子,以对提取的潜在目标进行加权调整,从而降低了复杂背景的影响。实验结果表明,该算法可以显著提高复杂背景下红外点目标的检测概率,并且能够探测出信噪比为1的目标。     

一种红外搜索系统中弱小目标自适应检测算法

为解决红外搜索系统中场景起伏造成的背景预测不准确这一问题,提出了一种自适应调整的空间滤波方法。该算法在估计背景的同时,对背景残差进行计算,根据残差值调整滤波参数,使背景残差趋于最小,以适应背景的起伏。当背景包含较多复杂因素时,不利于目标提取,多尺度形态学算子通过不同尺度不同形态的结构体参与计算,可以全面地估计背景,进一步抑制背景残差,再通过计算图像全局阈值,自适应分割出潜在目标。采用并行运算,可将算法实现于现场可编程器件(FPGA)上。试验结果表明:即使当场景较复杂,场景信噪比较低时,依然可以使处理后的图像信噪比大于3,从而可显著提高红外搜索系统的检测概率,实现弱小目标的检测。     

Detection of infrared small target based on fusion of multi-filters北大核心CSCD

Aiming at solving accuracy problem of infrared small target detection in sky and ocean background scenarios of infrared image sequences, a novel infrared small target detection based on multi-filters algorithm fusion method is presented in this paper. Firstly infrared small target and imaging, time and space characteristics of the corresponding background noise are analyzed. Tophat algorithm with improved Robinson guard filter are then integrated to highlight target and suppress clutter background by using infrared small target imaging features. Adaptive threshold segmentation is used to extract candidate targets, while Unger smoothing filter and multi-objects association filter are used to eliminate random noise and false targets in the candidate targets. Multiple experiments of infrared small target image sequences are implemented, and experimental results show that proposed method can detect infrared small targets at 99% detection rate with high reliability and good real-time performance. © 2017, Editorial Board, Journal of Applied Optics. All right reserved.     

Principal curvature for infrared small target detection

Small target detection in infrared image with complex background and low signal–noise ratio is an important and difficult task in the infrared target tracking system. In this paper, a principal curvature-based method is proposed. The principal curvatures of target pixels are negative and their absolute values are larger than that of background pixels and noise pixels in a Gaussian-blurred infrared image. The proposed filter takes a composite function of the curvatures for detection. An approximate model is also built for optimizing the parameters. Experimental results show that the proposed algorithm is effective and adaptable for infrared small target detection in complex background. Compared with several popular methods, the proposed algorithm demonstrates significant improvement on detection performance in terms of the parameters of signal clutter ratio gain, background suppression factor and ROC.     

A novel spatial–temporal detection method of dim infrared moving small target

Moving small target detection under complex background in infrared image sequence is one of the major challenges of modern military in Early Warning Systems (EWS) and the use of Long-Range Strike (LRS). However, because of the low SNR and undulating background, the infrared moving small target detection is a difficult problem in a long time. To solve this problem, a novel spatial–temporal detection method based on bi-dimensional empirical mode decomposition (EMD) and time-domain difference is proposed in this paper. This method is downright self-data decomposition and do not rely on any transition kernel function, so it has a strong adaptive capacity. Firstly, we generalized the 1D EMD algorithm to the 2D case. In this process, the project has solved serial issues in 2D EMD, such as large amount of data operations, define and identify extrema in 2D case, and two-dimensional signal boundary corrosion. The EMD algorithm studied in this project can be well adapted to the automatic detection of small targets under low SNR and complex background. Secondly, considering the characteristics of moving target, we proposed an improved filtering method based on three-frame difference on basis of the original difference filtering in time-domain, which greatly improves the ability of anti-jamming algorithm. Finally, we proposed a new time–space fusion method based on a combined processing of 2D EMD and improved time-domain differential filtering. And, experimental results show that this method works well in infrared small moving target detection under low SNR and complex background.     

深空大视场弱小目标的实时检测方法

根据深空背景的特点,提出了采用最大中值滤波降噪,基于USAN原则,即吸收同值核区(Univalue Seg-ment Assimilating Nucleus)原则进行弱小目标检测的算法。其中分析了USAN滤波模板大小对检测性能的影响,探讨了灰度差门限的自适应选取方法,并根据目标和背景杂波在灰度分布上的差异,进一步剔除背景杂波的残留。结合候选目标的特征,采用基于逻辑的最近邻关联方法提取目标航迹。     

核密度估计时-空域滤波红外背景抑制方法

提出一种基于核密度估计的时-空域滤波算法,用于红外搜索跟踪系统图像的背景抑制。算法分为空域滤波和时域滤波两部分。在空域滤波中,采用核密度估计算法对背景进行平滑;在时域滤波中,采用核密度估计算法对经过空域滤波后的图像灰度值进行概率计算,判别属于背景残差的灰度值,然后做进一步的滤除。核方法对背景有很好的光滑性且易于计算机实现,实验表明,这种非参方法设计的时-空域滤波算法对背景杂波有非常良好的抑制效果,信噪比也得到明显提高。