红外背景抑制与弱小目标的检测算法

强噪声背景下红外图像中弱小目标的检测一直是研究的重点和难点。根据弱小目标、背景干扰和噪声在红外图像中的差异,研究了三种低信噪比条件下红外图像中弱小目标的检测算法:小波变换、数学形态学、Top—hat算子,分别给出了处理的图像和相应的数据。仿真实验表明:这三种检测算法能十分有效地提高信噪比、增强目标、抑制背景杂波和去除噪声干扰,对信噪比约为2的弱小目标检测能得到很好的结果。三种算法所得结果一致,而且处理速度快,适合于实时图像处理和目标探测。     

基于对偶树复小波变换的红外弱小目标背景抑制

为解决结构化背景的抑制,利用对偶树复小波良好的方向选择性、平移不变性和可精确重构的特点,提出了一种基于对偶树复小波变换的红外弱小目标背景抑制方法.首先利用对偶树复小波变换对图像进行分解提取多尺度细节特征,然后采用最大中值滤波对各分解层的小波系数进行非线性地调整来改变目标特征的强度,重构获得估计的背景图像,最终从原图中减去所估计的背景图像实现背景抑制.基于真实的红外图像序列进行实验.结果表明：与二维最小均方误差法相比,该方法从主观视觉和数值指标都具有良好的抑制效果.     

基于对偶树复小波变换的红外弱小目标背景抑制

为解决结构化背景的抑制,利用对偶树复小波良好的方向选择性、平移不变性和可精确重构的特点,提出了一种基于对偶树复小波变换的红外弱小目标背景抑制方法.首先利用对偶树复小波变换对图像进行分解提取多尺度细节特征,然后采用最大中值滤波对各分解层的小波系数进行非线性地调整来改变目标特征的强度,重构获得估计的背景图像,最终从原图中减去所估计的背景图像实现背景抑制.基于真实的红外图像序列进行实验.结果表明:与二维最小均方误差法相比,该方法从主观视觉和数值指标都具有良好的抑制效果.     

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。     

荒漠背景下红外偏振弱小目标检测方法研究

针对荒漠背景下红外弱小目标检测问题,提出了一种基于稳定性矩阵恢复和双窗滤波的荒漠红外偏振弱小目标检测方法.分析得出红外偏振Q参量图的背景相似性最高,采用改进型形态学滤波可以增强其背景相关性.检测时将Q图背景看成一个具有低秩特性的矩阵,弱小目标看成是破坏其低秩性的冗余数据,建立稳定性矩阵恢复荒漠背景抑制数学模型,然后对背景抑制结果采用双窗滤波分割出目标,完成检测.实验结果证明了该方法的有效性和稳健性,具有较强的应用价值.     

深空背景弱小运动目标检测算法研究

在深入分析监测设备CCD图像特点的基础上,提出了一种深空背景弱小运动目标检测新方法。该算法使用列高通滤波器进行背景抑制;采用序列图像多帧累加增强目标与恒星的对比度,用交叉投影法确定星点区域,提取局部星图,利用局部星图匹配剔除恒星干扰;结合候选目标的特征,采用基于逻辑的最近邻关联方法完成目标检测。结果表明,该算法可满足深空背景弱小运动目标实时检测的要求。     

基于多尺度截断的弱小目标复杂背景抑制

红外复杂背景抑制是红外告警等系统发现远距离弱小目标的难题之一。提出了一种将奇异值分解与对偶树复小波变换(DTCWT)相结合的多尺度截断复杂背景抑制新方法。首先采用DTCWT对图像进行正变换,获得图像的多尺度和方向细节特征;然后根据目标和背景杂波信号系数在不同尺度之间的差异,对各子带采用奇异值分解进行处理,并利用最大的特征值重构子带;最后将系数调整后的各子带逆变换到图像域,从而将弱小目标和背景杂波分离,达到抑制背景的目的。实验结果表明,该算法可以在很大程度上抑制结构化背景,保存并增强目标信号。     

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。     

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。     

一种复杂海天背景下红外弱小目标检测算法

红外弱小目标的检测是红外搜索跟踪系统(IRST)中的一项关键技术,常用的目标检测算法存在受海杂波严重、虚警率较高等问题,分析了海天背景下红外图像的背景、小目标的特征,提出了一种海杂波背景下的红外小目标检测算法。首先统计图像的行均值和梯度,用最小二乘法拟合出海天线,然后利用形态学算子抑制图像背景,并采用自适应阈值将图像二值化,最后分析图像的梯度特征,抑制海杂波和云层的干扰。实验结果表明,该方法能精确地提取海天线,稳定地提取海天背景下的弱小目标,虚警率低于5%,目标检测概率超过97%。     

Small target detection using main directional suppression high pass filter

Small target detection in deep space background with a complex background is one of the most important tasks in space technology. Undulant background and stars have a great influence on the target detection for low signal to noise ratio targets of imagery. In this paper, a main directional suppression high pass filter is proposed for background suppression, furthermore applied in small target detection. First, target and background models are created. Second, the problems and the necessity of the deep space background suppression are proposed. Then, the main directional suppression high pass filter is presented for background suppression. Experimental results prove that the presented algorithm is efficient and adaptable to small and dim target detection under undulant background with star lines.     

多尺度核局部归一化的红外图像背景抑制

为解决红外图像弱小目标检测技术中的云层和地物等复杂自然背景抑制这一难题,提出了一种基于多尺度核归一化策略的弱小目标复杂背景抑制新方法。首先,采用波原子变换对图像进行尺度和方向分解,提取图像的多尺度和方向细节特征;然后,根据目标和背景杂波信号子带系数之间的差异,对波原子变换后各子带系数采用设计的核局部归一化调整函数进行修改,以达到有效地抑制原始图像中背景边缘、轮廓和纹理等信息和增强目标信号系数强度的目的;最后,重构调整后各个子带系数获得抑制背景后的目标图像。实验结果显示,与小波和最大中值滤波方法相比较,该方法对包含弱小目标的红外复杂背景都具有良好抑制效果,信杂比增益和背景抑制因子分别提高到3倍和4倍以上。     

多尺度核局部归一化的红外图像背景抑制

为解决红外图像弱小目标检测技术中的云层和地物等复杂自然背景抑制这一难题,提出了一种基于多尺度核归一化策略的弱小目标复杂背景抑制新方法。首先,采用波原子变换对图像进行尺度和方向分解,提取图像的多尺度和方向细节特征;然后,根据目标和背景杂波信号子带系数之间的差异,对波原子变换后各子带系数采用设计的核局部归一化调整函数进行修改,以达到有效地抑制原始图像中背景边缘、轮廓和纹理等信息和增强目标信号系数强度的目的;最后,重构调整后各个子带系数获得抑制背景后的目标图像。实验结果显示,与小波和最大中值滤波方法相比较,该方法对包含弱小目标的红外复杂背景都具有良好抑制效果,信杂比增益和背景抑制因子分别提高到3倍和4倍以上。     

基于双边滤波的弱小目标背景抑制

 为解决红外弱小目标检测技术中结构化背景抑制的难题,利用双边滤波集成了图像几何、光度和局部结构相似性等信息并以非迭代、局部操作的优点,提出了一种基于双边滤波的红外弱小目标背景抑制算法,并引入了局部梯度的统计特性来抑制背景细节、增强目标信息,从而达到更好抑制图像中的背景,突出目标图像,提高图像整体对比度、信噪比的目的。实验结果显示,与小波滤波算法比较,该算法对含有弱小目标的复杂背景从主观视觉和数值指标都具有良好抑制效果。     

基于全变差的弱小目标背景抑制

结构化背景抑制是红外弱小目标检测技术的一个难题。根据红外图像中目标和背景信号的特性,在定义Gabor函数为点扩展函数的基础上,提出了一种基于全变差滤波的背景抑制算法,该算法将图像的背景抑制转化为求解全变差滤波模型最小化,以便最终实现对红外图像的背景抑制。对真实的红外图像序列进行实验,并与小波域滤波算法进行了比较。几组实验结果表明,对在结构化背景下的红外弱小目标背景来说,从主观视觉和数值指标来看,该算法具有良好的抑制效果,且运算量较小,便于实时实现。     

Background noise suppression in wide-band lasers with a nonlinear mirror in the cavity

An effective method for suppressing free background generation is proposed. It is based on polarization separation of the narrow-band output radiation of a controlled laser with a nonlinear mirror in the cavity. An increase in the integral ratio between the energy of the narrow generation line and the integral value of the energy of the background over the entire gain band of a wide-band laser from 0.17 to 55.00 has been attained. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 67, No. 2, pp. 169–171, March–April, 2000.     

基于双边滤波的弱小目标背景抑制

为解决红外弱小目标检测技术中结构化背景抑制的难题,利用双边滤波集成了图像几何、光度和局部结构相似性等信息并以非迭代、局部操作的优点,提出了一种基于双边滤波的红外弱小目标背景抑制算法,并引入了局部梯度的统计特性来抑制背景细节、增强目标信息,从而达到更好抑制图像中的背景,突出目标图像,提高图像整体对比度、信噪比的目的。实验结果显示,与小波滤波算法比较,该算法对含有弱小目标的复杂背景从主观视觉和数值指标都具有良好抑制效果。     

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。