基于时－空过采样系统的点目标检测性能分析

为了提高扫描成像系统对于点目标的探测性能,提出了时-空过采样点目标探测体制,并对其进行了目标检测性能分析.首先,分析了单采样体制在点目标探测中易存在跨像元导致的目标能量分散问题,以及探测器随机高强度噪声及空间质子流尖峰信号导致的虚警问题;然后,提出了用于点目标扫描探测的时-空过采样体制.最后,基于图像信噪比对相同光学系统下单采样和时-空过采样系统的目标检测性能进行了比较分析.分析结果表明,通过采样方式能够实现目标能量集中到一个像元,保证了图像信噪比需求.通过高分辨率融合使得目标尺度大干噪声及尖峰的尺度,目标尺度最大扩展至3×3像元,基于目标空间相关的处理可以有效降低了虚警,提升系统检测性能.     

双向过采样系统点目标采样模型与检出方法

传统的采样系统对点目标的能量收集能力差,图像信噪比低,像斑面积小。为了克服传统采样的缺点,在对弱点目标进行探测时可以采用双向过采样技术。建立了点目标采样系统的数学模型,分析了双向过采样系统对点目标的检测性能。通过点目标采样系统的数学模型,得到了双向过采样系统点目标像斑分布均匀、灰度梯度小、有一定的面积的特点。从而设计出针对双向过采样系统的点目标检出方法。采样模型得到的像斑能量分布表明,双向过采样系统对点目标的能量收集能力强,点目标像斑面积大,信噪比稳定,采样系统对点目标的空间相对位置有很强的适应能力。仿真分析表明,目标检出方法能够有效提高点目标图像的信噪比。     

时-空过采样系统对点目标成像仿真与验证

为了验证时-空过采样系统对点目标探测的优越性,设计了红外点目标成像仿真及实验系统,研究并验证了时-空过采样获得的点目标图像形状、能量分布特点。首先,对比分析了时-空过采样系统与常规采样系统对点目标扫描成像原理;然后,对时-空过采样系统成像过程建立模型,通过仿真研究该系统对点目标的成像特点;最后,设计红外点目标成像实验并对实验数据进行分析。仿真及实验结果证明了时-空过采样克服了单采样对点目标成像能量分散的问题,图像信噪比至少提高2倍以上,且验证了经时-空过采样后,点目标像素之间具有特定的相关规律。利用时-空过采样的点目标成像特点,可为点目标的快速检出提供有利条件。     

过采样扫描探测性能对比分析

分析了单采样和过采样两种扫描探测体制的成像原理,并建立了扫描图像仿真模型.在不同云层杂波场景下从目标能量收集、背景杂波抑制和弱小目标检测三个方面对单采样和过采样扫描图像进行了对比分析.理论分析和仿真结果表明:过采样扫描探测体制更有利于收集目标能量,杂波抑制能力较优,对弱小目标的探测能力更强.     

过采样扫描探测性能对比分析

分析了单采样和过采样两种扫描探测体制的成像原理,并建立了扫描图像仿真模型。在不同云层杂波场景下从目标能量收集、背景杂波抑制和弱小目标检测三个方面对单采样和过采样扫描图像进行了对比分析。理论分析和仿真结果表明：过采样扫描探测体制更有利于收集目标能量,杂波抑制能力较优,对弱小目标的探测能力更强。     

不同采样体制对点目标的定量检测性能

围绕单采样和过采样扫描探测体制下的点目标定量检测性能,基于亚像元的采样模型,建立了一定分辨率条件下探测不同高度、尺寸目标的成像链路仿真模型,从目标信号采集能力、背景及杂波水平影响、检测能力和测量特性四个方面对比分析了相同瞬时视场的单采样、过采样以及两倍瞬时视场的过采样三种规格采样体制的目标检测性能。分析结果表明：相同瞬时视场的过采样比单采样更有利于目标信号的采集,检测能力更强,两倍瞬时视场的过采样对目标信号有抑制作用,不利于低信杂比情况下的目标探测;两种规格的过采样对背景信号及杂波均有抑制作用;两种规格的过采样对目标辐射强度都有明显的过采集误差,必须进行修正。     

不同采样体制对点目标的定量检测性能影响

围绕单采样和过采样扫描探测体制下的点目标定量检测性能,基于亚像元的采样模型,建立了一定分辨率条件下探测不同高度、尺寸目标的成像链路仿真模型,从目标信号采集能力、背景及杂波水平影响、检测能力和测量特性四个方面对比分析了相同瞬时视场的单采样、过采样以及两倍瞬时视场的过采样三种规格采样体制的目标检测性能.分析结果表明:相同瞬时视场的过采样比单采样更有利于目标信号的采集,检测能力更强,两倍瞬时视场的过采样对目标信号有抑制作用,不利于低信杂比情况下的目标探测;两种规格的过采样对背景信号及杂波均有抑制作用;两种规格的过采样对目标辐射强度都有明显的过采集误差,必须进行修正.     

天基红外扫描图像点目标检测算法

针对天基红外扫描型探测器的成像特点(时间延迟积分和半像元错列对准),提出了一种基于自适应背景预测的红外扫描图像点目标检测算法。首先,采用递归背景估计的背景预测模型,利用最速下降法求解滤波系数。其次,对背景去除后的残差图像进行自适应门限探测,并对过门限图像进行双向脉冲匹配以抑制噪声,提取目标。最后,采用蒙特卡罗方法对算法性能进行了仿真分析。实验结果表明:当信噪比大于3时,目标检测概率可达99.5%(虚警1.07×10-2)。算法实时性分析表明:算法处理能力为31.37Mb/s。     

基于深度卷积神经网络的红外过采样扫描图像点目标检测方法

针对红外过采样扫描成像特点,提出一种基于深度卷积神经网络的红外点目标检测方法.首先,设计回归型深度卷积神经网络以抑制扫描图像杂波背景,该网络不含池化层,输出的背景抑制图像尺寸与输入图像一致;其次,对抑制后的图像进行门限检测,提取候选目标小区域原始数据;最后,将候选目标区域数据依次输入分类型深度卷积神经网络以进一步判别目标、剔除虚警.生成大量过采样训练数据有效训练两个深度网络.结果表明,在不同杂波背景下,该方法在目标信杂比增益、检测概率、虚警概率和运算时间等方面,均优于典型红外小目标检测方法,适用于红外过采样扫描系统的点目标检测.     

运动点目标精确定位方法研究

对运动点目标的能量分布及焦平面相位噪声进行分析.提出了通过空间过采样及多帧叠加的方法,减少焦平面相位噪声的影响,并积累点目标能量,使得点目标扩大为小目标斑.通过求小目标斑的中心来得到点目标的精确定位.应用该方法,即使在低信噪比情况下,仍能取得良好的定位效果.     

白天空间目标激光测距微弱信号探测方法

白天空间目标激光测距数据有助于提高空间目标定轨精度,在航天科研方面具有重要应用价值。白天天空背景较亮,激光测距回波信号一般很弱,从较强背景光中识别出微弱的空间目标激光回波信号十分困难。针对白天空间目标激光测距微弱信号探测技术难题,从白天天空背景噪声影响估算入手,计算了不同探测阈值情况下的测距虚警率,分析了白天激光测距距离门宽与探测阈值的关系,给出了白天对空间目标激光测距的回波信号探测阈值,提出了基于多光子探测器的白天激光测距微弱信号探测方法,并对其可行性进行了实验验证,该研究成果可应用于白天空间目标激光测距系统设计及新型激光测距系统发展研究等方面。     

基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测

在太赫兹高分辨引信系统中,引信与目标的相对运动会引起高分辨距离像剧烈变形,从而严重影响目标的检测。针对太赫兹引信扩展目标检测问题,提出了一种基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测方法。该方法利用波形对比度最优准则来估计雷达与目标之间的相对运动速度,进而实现运动补偿和恒虚警率目标检测,从而显著提高了太赫兹引信的目标检测性能。该方法简单并且在低信噪比的情况下也能有很好的检测效果。仿真实验验证了所提方法的优点和有效性。     

基于双核判决的红外小目标检测方法

复杂背景下红外小目标检测与跟踪是红外目标探测系统的核心技术之一。为了准确检测与跟踪空中多个小目标,针对复杂背景下单帧检测虚警率偏高,导致帧间检测计算量大的问题,提出了一种基于双核判决的小目标检测算法。首先根据目标、背景及噪声的不同灰度特性,利用Robinson滤波器结构,设定背景区域和小目标区域,更为真实的表现背景与小目标的区域分布;然后计算外核目标与背景在四个方向上的对比度及内核目标区域内的相似度,若双核度量同时达到设定阈值条件,则判定为真实目标点,这样消除背景边缘及噪声的影响,减少目标检测虚警。实测数据表明,与传统的高通滤波法、Top-hat算法相比,该算法能在单帧检测上更有效检测出小目标,抑制背景边缘和噪声点,提高抗噪能力,降低虚警率,增强帧间目标的检测识别率,能大大减少序列图像间目标检测与跟踪的计算量。     

盖革模式APD激光雷达探测性能与虚警抑制研究

对基于盖革模式APD(GM-APD)探测器的激光雷达的探测性能和虚警抑制方法进行了研究。从系统原理与探测时序出发,研究了长死时间、回波脉宽大于时间数字转换器(TDC)分辨时间情况下目标探测概率与虚警率分布,分析了回波强度、脉宽、噪声与回波位置对目标探测概率与虚警率的影响;利用双探测器结构的探测模型,研究了双探测器结构在提高系统探测性能中的作用。研究结果表明:回波越强,脉宽越窄,噪声越低,回波位置越靠前,目标探测概率越高,虚警率越低,系统探测性能越好;对于双探测器结构,与逻辑可很好地抑制虚警;或逻辑可提高目标探测概率;使用与逻辑和或逻辑相结合的双探测器结构,可以获得更高的目标探测概率和更低的虚警率。     

红外成像系统作用距离的估算

在红外成像系统中,任何虚假和不需要的信号统称为噪声。噪声的存在干扰了有用信号的探测,减少了系统的作用距离。从信号和噪声和统计特性出发。文中详细推导了虚警概率与门限信噪比、探测概率与信噪比的关系,基于此推导了红外成像系统对点源目标的作用距离公式。对面源目标,重新确定了温差的概念,综合考虑目标的面形尺寸、观察等级和探测概率的要求,以MRTD为基准计算作用距离。编制了相应的软件,可以快速计算出不同探测概率下的作用距离。最后给出了计算实例。     

噪声背景下雷达低速小目标检测的一种新方法

该文在研究Duffing振子特性之后,基于Duffing振子与小波变换和神经网络相结合,提出了一种适用于低速小目标的Duffing振子雷达检测新方法。仿真实验表明,该检测方法能在低信噪比环境中,以低虚警率对低速目标进行有效检测。