基于低通滤波残差图的高光谱条带噪声去除

针对高光谱遥感图像中存在的条带噪声,提出了一种基于低通滤波残差图的条带噪声去除算法。算法首先使用高斯低通滤波器对图像进行滤波,得到低通滤波残差图;然后借助条带噪声秩为1以及残差图中的细节与条带噪声正交的先验信息,使用正交子空间投影技术将低通滤波残差图中的条带噪声和图像细节进行分离;最后将分离出的细节信息加入滤波后的图像中。通过对上述三步不断迭代,算法能够有效地去除图像中的条带噪声,并且能够解决低通滤波法去条带造成图像模糊的问题。实验结果表明,与现有前沿的去条带算法相比,该方法能在有效去除条带噪声的同时很好地保持图像的信息。     

各向异性SUSAN滤波红外弱小目标检测

为了解决SUSAN滤波算子不能自适应调整滤波系数的问题,采用Geusebroek提出的各向异性高斯滤波器替代SUSAN滤波算子中的高斯滤波部分。由局部图像的方差和像素的邻域平滑度决定长短轴的方差,由该点的梯度方向决定滤波器的长轴方向,由局部图像的灰度值与均值差的一阶范数确定SUSAN滤波器的阈值,从而构造出各向异性SUSAN滤波器。将其用于红外弱小目标检测中,实验结果表明:各向异性SUSAN滤波器能够很好地保留图像中的边缘信息,使残差图像中弱小目标的信噪比增益和信杂比增益极大地提高,目标大小得到较好的保留,虚警率下降。     

基于FLS-SVM背景预测的红外弱小目标检测

提出了一种基于模糊最小二乘支持向量机(FLS-SVM)进行背景预测、利用模糊Tsallis-Havrda-Charvat熵实现阈值分割的红外弱小目标检测方法。首先采用FLS-SVM对训练样本进行学习得到回归函数,并以此预测红外图像中的背景;然后将原始图像与预测图像相减得到残差图像,并提出基于模糊Tsallis-Havrda-Charvat熵的阈值选取算法分割残差图像,将小目标和噪声从残差背景中分割出来;最后利用目标灰度的平稳性和运动轨迹的连续性进一步检测出真实的小目标。给出了实验结果及分析,并与基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)以及基于最小二乘的背景预测方法的检测结果进行了比较。结果表明,该方法具有更高的检测概率和信噪比增益,优于上述基于背景预测的红外小目标检测方法。     

基于结构张量分析的弱小目标单帧检测

针对复杂场景图像由于背景边缘干扰和噪声导致弱小目标检测困难的问题,提出了一种基于结构张量分析的弱小目标单帧检测方法.利用结构张量对不同局部结构的表示特性,通过计算结构张量特征值矩阵和均值滤波得到点状和矩形状目标的结构张量响应图;采用高斯差分带通滤波器计算灰度差分图;通过归一化融合处理得到最终响应图;采用自适应阈值分割得到目标位置.采用该方法对天空、海面等多种场景的红外图像和可见光图像进行实验,并与典型方法对比,结果表明该方法能够有效地抑制背景干扰和噪声、快速且准确地检测目标.     

星空观测图像目标拖尾的自动消除

为了实现对星空观测图像中高亮目标产生的拖尾现象进行自动消除,建立了目标拖尾自动消除系统,对该系统所采用的图像背景高斯噪声分布参数估计、目标拖尾检测以及图像灰度值校正等算法进行研究。利用直方图最小二乘曲线拟合估计星空观测图像背景高斯噪声的分布参数;利用观测图像中目标拖尾现象的特征提出一种基于统计信息的拖尾检测算法;在确定目标拖尾位置的基础上对被污染的像素进行灰度值校正;利用Visual Studio 2005开发出一套星空观测图像目标拖尾自动消除系统。实验结果表明:针对16 bit,1 0241 024的星空观测图像,单帧图像处理时间约为300 ms,拖尾现象得到消除,恒星和目标等有用信息未被破坏。本文算法基本满足后续观测图像中弱小目标检测稳定、可靠、精度高等要求。     

一种提高可见光遥感图像黑极性舰船目标检出率的方法

针对遥感卫星和高空无人机在海上航拍的可见光遥感图像中黑极性舰船目标检出率低的问题,提出了一种基于暗原色先验和恒虚警率原理的舰船目标检测方法。这种方法先对目标图像进行预处理,得到其暗原色图(Dark Channel Image,DCI);再将DCI作为二维恒虚警(2-D CFAR)检测法的输入,以局部统计灰度均值和方差作为目标检测特征,通过选择合适的目标判定阈值及目标空间分布信息完成疑似目标定位;疑似目标集合可以有效地被舰船目标特征矢量进行检验,根据得到的结果判定虚警是否去除,最后得到最终目标检测结果。实验结果表明,该方法对于可见光遥感图像中的舰船目标有较为准确的检测效果,总检出率可达96.07%,并且对人眼视觉不易判别的黑极性目标有着类似“放大镜”的作用,对黑极性舰船目标的检出率可达86.71%,较大地提高了可见光遥感图像中黑极性舰船目标的检出率,对优化黑极性目标检测方法创新有一定的指导意义,也为暗原色先验原理的应用提供了新思路。     

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。     

基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法

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。     

基于混合高斯模型的运动目标检测方法研究

为了能够及时检测到图像场景中的运动目标,提出一种基于混合高斯模型的运动目标检测方法。借助把图像的像素值看成是前景高斯分布和背景高斯分布的组合,进行了背景估计和自适应背景更新;通过对背景差分后的图像进行多目标分割,进行了多个运动目标的检测。实验发现:随着图像序列的背景不断变化,基于混合高斯模型算法能够准确估计出变化的背景,通过将场景图像和背景图像进行差分,检测到感兴趣的运动目标。     

基于灰度变换的红外图像实时分割算法

针对高灰度等级红外数字图像提出了一种基于灰度变换的实时分割算法.通过实时分析原始图像中几个小区域的灰度直方图,自动确定分割阈值,将原始图像通过灰度变换实时转换为低灰度等级图像.该算法能够将高灰度等级的红外数字图像实时显示在普通显示器上,并且能够有效抑制背景并保留目标灰度信息.由于变换后的图像灰度等级较低而且背景及噪音信息较弱,极大地提高了红外跟踪器的性能.     

基于邻域特征匹配的通用噪声滤波器

图像去噪是遥感图像复原的重要步骤。在去除图像噪声的同时希望尽可能多地保留图像的纹理细节信息。受较差的成像环境和图像数据远距离传输的影响,遥感图像中一般都含有较强的高斯-脉冲混合噪声,而在现有的图像去噪算法中,能够同时去除图像中的高斯-脉冲混合噪声的通用噪声滤波器很少。以非局部平均方法的滤波思想为基础,通过引入邻域相似度评价的概念和脉冲噪声探测器,提出了基于邻域特征匹配的通用噪声滤波器。实验结果表明:基于邻域特征匹配的通用噪声滤波器具备有很好地去除图像高斯-脉冲混合噪声的能力,在去除高斯-脉冲混合噪声的同时能够很好地保持图像的复杂纹理和精细细节,并且便于向DSP/FPGA多处理器平台上移植。     

面向对象分析的非结构化背景目标高光谱探测方法研究

针对非结构化背景探测器中背景协方差矩阵估计的局限性,提出了一种基于面向对象分析的高光谱小目标探测算法。首先对图像进行自适应迭代分割处理,将其划分为许多均质对象;然后进行正态最优分布选取,利用多元正态无偏检验选取最佳对象集;最后将此数据集合作为局部背景并结合GLR基准算法进行目标探测。该算法可以使局部背景最大化的服从正态分布,有效地将背景光谱信息和目标光谱信息分离开来,同时通过最优选取过程克服了目标信息“污染”问题。为了验证算法的有效性,利用真实的OMIS数据进行仿真实验,并与非结构化背景探测器GLR和基于K-Means聚类的改进GLR算法的检测结果比较,结果表明提出的算法具有良好的探测性能和较低的虚警概率。     

基于PDE的前视红外成像舰船目标检测

针对复杂环境下的海面目标提取问题,提出一种基于偏微分方程（PDE）的红外舰船检测算法。首先采用基于PDE理论的滤波模型对初始图像滤噪并进行背景估计,然后结合邻域差分进行背景抑制后分割提取目标。实验表明,该算法能够有效检测强杂波背景中的目标,方法适应性强。     

基于数学形态学的弱点状运动目标的检测

提出了一种新的基于数学形态学的红外图像序列中弱点状运动目标的非参数检测算法。采用数学形态学抑制背景杂波干扰和增强目标,用沿时间轴投影和二维空域搜索代替复杂的时空三维搜索形成组合帧,然后在每条可能的轨迹上将进行目标能量累加,实现了一种快速检测前跟踪(TBD)检测算法。仿真实验表明:在恒虚警概率条件下,该检测算法能高效地检测信噪比约为2的弱点状运动目标,检测性能对噪声分布不敏感,能精确地得到目标的即时位置和速度信息,适合于实时图像处理和目标探测,具有很高的实用价值。     

特征增强SSD算法及其在遥感目标检测中的应用

为了提高对复杂场景下多尺度遥感目标的检测精度,提出了基于多尺度单发射击检测(SSD)的特征增强目标检测算法.首先对SSD的金字塔特征层中的浅层网络设计浅层特征增强模块,以提高浅层网络对小目标物体的特征提取能力;然后设计深层特征融合模块,替换SSD金字塔特征层中的深层网络,提高深层网络的特征提取能力;最后将提取的图像特征与不同纵横比的候选框进行匹配以执行不同尺度遥感图像目标检测与定位.在光学遥感图像数据集上的实验结果表明,该算法能够适应不同背景下的遥感目标检测,有效地提高了复杂场景下的遥感目标的检测精度.此外,在拓展实验中,文中算法对图像中的模糊目标的检测效果也优于SSD.     

基于多帧背景的泄漏气体自适应匹配滤波检测

被动傅里叶变换红外(FTIR)扫描遥测成像系统采集的红外高光谱图像具有空间、光谱等维度信息,可被用于大气环境中有毒有害气体的识别、定量及可视化。该系统具有光谱分辨率高、非接触式及远距离探测等优点,然而其单帧图像的像元数量少且部分存在气体吸收或发射特征,无法直接用于红外高光谱图像的目标检测。提出了基于多帧背景的泄漏气体自适应匹配滤波(AMF)检测方法,以短时间内、同一区域的多帧红外高光谱图像为基础,筛选出无目标气体特征的背景光谱并计算探测区域的背景最大似然估计,应用于后续帧的目标气体泄漏检测。红外高光谱图像来自于SF₆气体的遥测实验,共扫描四帧（120像元/帧）,去除前三帧内含有目标气体特征的像元光谱,剩余背景光谱被用于计算背景的最大似然估计,第四帧红外高光谱图像逐像元对SF₆气体进行的AMF检测,并与非线性最小二乘法反演的SF₆柱浓度图像比对,结果表明AMF检测高值与柱浓度高值有较强的相关性。为验证多帧背景在不同空间检测方法下的性能,分别对该帧数据进行了基于正交子空间的自适应子空间检测(ASD)、基于混合空间的自适应余弦检测(ACE)及基于斜子空间的最大似然比检测(OGLRT),并分别与SF₆柱浓度图像比对,结果表明多帧背景适用于不同空间的检测方法。此外,为验证存在目标气体吸收特征的非背景光谱对背景空间的影响,向背景空间中加入多条含有SF₆气体吸收特征的光谱,通过ROC曲线检验,结果表明背景空间中混入目标气体特征会降低AMF方法的检测性能。AMF检测值的假彩色图像也能应用于被动FTIR扫描遥测成像系统,相较于柱浓度假彩色图像,泄漏源及扩散趋势更为明显。基于红外高光谱图像的检测方法依赖于整体背景的统计特性,相较于单像元光谱波段的反演算法,极大地降低了背景的依赖性。多帧背景下的AMF泄漏气体检测方法能很好地应用于被动FTIR扫描遥测成像系统上并满足在线监测要求。     

一种新的空谱联合探测高光谱影像目标探测算法

高光谱遥感影像不但具有高分辨率的空间信息还包含连续的光谱信息,因此在目标探测领域具有独特的应用优势。传统的高光谱遥感影像目标探测侧重于光谱信息的应用,形成了确定性算法和统计学算法。确定性算法通过计算目标光谱与待检测光谱之间的距离来查找目标,不能检测亚像素目标,而且容易受到噪声的影响;统计学目标检测计算背景统计特性,通过探测异常点来检测目标,可以检测亚像素目标和小目标,但容易受到目标尺寸的影响,不能很好的检测大目标。随着高光谱遥感影像的空间分辨率的增加,探测目标已有亚像素目标逐步转换为单像素及多像素目标,此时,在高光谱图像中,相同类别的地物在空间分布上呈现聚类特性, 因此,在利用高光谱遥感影像进行目标探测时,需要将其空间信息融入算法中。将空间特征引入传统目标探测算法。提出了一种新的空谱结合的高光谱目标探测算法,将传统的基于统计的目标探测算子与空域邻域聚类算法相结合,首先利用目标探测算子将影像划分为潜在目标区域与背景区域;通过计算潜在目标区域的质心,以质心为中心进行邻域聚类,剔除潜在目标区域中的背景区域,通过迭代计算获取最终目标探测结果。传统的基于统计的目标探测算子,将整个探测区域定义为背景区域,实现对背景区域的统计特征提取,而该方法将背景区域与潜在目标区域分离,剔除了目标区域对背景区域的统计干扰。将本算子与传统的约束能量最小化算子和自适应余弦探测算子进行分析比较可知,该算子的大目标探测性能优于传统的统计算子。     

Temporal Profile Based Small Moving Target Detection Algorithm in Infrared Image Sequences

A new algorithm is presented which deals with the problem of detecting small moving targets in infrared image sequences that also contain drifting and evolving clutter. Through development of models of the temporal behavior of the static background, target and cloud edge on a single pixel basis, the new algorithm employing the connecting line of the stagnation points (CLSP) of the temporal profile as the baseline is created and tested. The deviation of the temporal profile and its CLSP is analyzed and it is determined that the distribution of the residual temporal profile obtained by subtracting the baseline from the temporal profile can be modeled by a Gaussian distribution. The occurrences of the targets have intensity values significantly different to the distribution of the residual temporal profile. Unlike the conventional 3-D method, this new algorithm operates on the temporal profile in 1-D space, not in 3-D space, thus having a higher computational efficiency. Experiments with real IR image sequences have proved the validity of the new approach. This work was supported by National Natural Science Fund of China (No. 60277005).     

数字信号处理器红外弱小目标搜索算法

提出了一种基于数字信号处理器（DSP）的红外弱小目标搜索高速实时算法。算法主要针对天空中不规则云团在预处理过程中残留的边缘而设计,是在背景预测算法基础上改进的一种基于陷波滤波器的搜索算法。在DSP实时处理平台上实现并经实际场景试验验证,该算法能有效削弱残留边缘的影响,使最远探测距离指标上升至前向迎头26 km,实时处理速度达到75 Hz,满足系统要求。采用信噪比增益指标对算法进行了评价,结果显示,该算法能够显著提高图像信噪比,利于检测出目标。     

基于Retinex彩色图像增强及其闭合区域提取的研究

提出了一种基于Retinex和闭合边缘提取的新方法.这一方法对于彩色遥感图像中存在的阴影区域得到了增强.首先将彩色遥感图像利用小尺度Retinex进行增强,再利用边缘检测的结果,编制程序提取原图像中阴影的区域,将用小尺度Retinex增强的图像中相应的像素替代原图像中阴影的区域.在实施闭合边缘提取过程中,提出了真断点与准断点判别法、“蝌蚪”状尾巴回退消除法等,确保所需要的闭合区域的提取.这一方法对于遥感图像中地物的半自动提取方面有着重要意义.