一种空间弱小目标的图像检测方法

针对天基空间观测图像背景缓慢运动和目标信噪比低的特点,提出了一种滤除星空背景检测太空弱小目标及获取运动轨迹的方法。通过对动态背景序列图像的背景恒星配准及背景消除,得到了目标图像。通过基于目标特征的滤波,并用质心法计算出每帧目标代替点得到简洁的目标轨迹图像。最后使用Hough直线检测算法和最小二乘法提取目标轨迹。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于时空域滤波的红外弱小目标背景抑制

在红外成像探测系统中,对红外图像背景进行有效的抑制是准确检测出弱小目标的前提条件.基于目标在空域局部灰度稳定和时域运动连续的约束,提出了一种基于时空域滤波的红外弱小目标背景抑制新方法.首先,利用引导滤波保存图像细节和时域偏微分方程提取图像中突变区域的优势,实现对图像空域与时域中平稳和强起伏不同特征复杂背景进行抑制处理;然后,将时空域背景抑制结果利用相与操作算子处理完成对高度类似弱小目标信号的剔除;最后,为恢复前期抑制结果中丢失的目标信息,利用时空域融合结果作为引导图像进行进一步优化处理,得到最终背景抑制结果.仿真实验采用两组低信杂比运动弱小目标红外图像序列进行方法验证,并将该方法与几种背景抑制方法进行了比较,实验结果表明:该方法无论从主观视觉还是客观评价指标上均优于其他几种方法.     

基于改进的奇异值分解和形态滤波的弱小目标背景抑制

红外弱小目标的复杂背景抑制一直是弱小目标检测与跟踪的一个难点。提出一种改进的奇异值分解和形态滤波Tophat变换相结合的红外弱小目标背景抑制算法。首先通过奇异值分解得到原红外图像的奇异值矩阵和左右奇异矩阵,然后通过对奇异值进行对数非线性变换,利用优化后的奇异值矩阵进行重构得到增强对比度的红外图像,最后利用形态滤波中的Tophat变换进行滤波达到背景抑制的目的。实验结果表明,该算法能够很好地实现红外弱小目标图像的背景抑制,并能使目标信号得到保存和增强。     

空间弱小目标图像检测方法研究

针对背景缓慢运动的空间弱小目标图像检测问题,提出了序列图像背景配准方法及基于目标特征的空域滤波方法.通过对动态背景序列图像的背景恒星配准及背景消除,得到了目标图像.通过基于目标特征的滤波,并用质心法计算出每帧目标代替点得到轨迹投影图.最后使用Hough直线检测算法和最小二乘法提取目标轨迹.实验选择了实拍的序列图像,检测结果验证了该方法的有效性.     

基于最大值投影和快速配准的空间小目标检测

天基观测平台下弱小目标的检测是分析空间安全的重要研究内容。由于空间中存在大量外观与目标相似的恒星导致可利用空间分布信息缺乏;观测平台的不规则性运动导致帧间成像差异,都使得开发自动快速处理算法的难度增加。在分析星空图像模型的基础上,提出了一种基于三角形匹配和最大值投影的小目标检测方法。首先通过特征三角形对序列图像进行配准,并采用星点坐标矩阵的方法减小计算量。然后针对序列帧所有图像,采用最大值投影变换的方法,检测运动的小目标。最后通过200帧观测图像对算法进行验证,实验表明该方法能实时、准确地对目标进行检测,同时可以精确地定位目标质心。     

面向天基红外预警的高动态弱小目标LSTM检测方法研究EI北大核心CSCD

在天基红外预警任务中,高动态弱小目标具有成像尺寸小、运动规律未知的特点。现有红外弱小目标探测任务主要关注匀速直线运动目标检测问题,对高动态目标的有效检测算法尚需进一步开发。针对天基红外预警任务中高动态非线性运动目标检测问题,提出了一种基于LSTM的红外弱小目标检测算法。首先设计了提取可疑目标位置信息的预处理方法,解决了LSTM网络结构与序列图像不匹配的问题;然后,针对传统算法难以检测非线性运动轨迹的问题,利用LSTM提取目标运动特征,实现序列图像中高动态目标的检测。通过与序列假设检验等算法的对比,在自研的红外序列图像数据集上验证了所提出的算法能够实现不低于0.9347的精确率与不低于0.8633的召回率。     

基于二维频域投影的弱小运动目标检测方法

针对光学成像弱小运动目标难以准确快速检测问题,提出了基于图像序列行列最大投影的二维频域运动小目标检测算法。首先,为了减少计算复杂度和使目标背景分离,将经过背景全局运动补偿后的视频向二维频域投影并去除频率为零的成分,从而获得含弱小运动目标和噪声的图像序列;其次,通过行列序列最大投影,得到信噪比提高的含弱小运动目标的行列图像;然后,通过主运动滤波和图像重构,检测到滤除配准误差和噪声的弱小运动目标;最后,针对强噪声干扰下的弱小运动目标检测问题进行了仿真实验,仿真结果表明,所提算法不仅可有效的检测出弱小运动目标,而且相对单一的行列分解图像在二维频域内有更高的检测信噪比。     

改进时空滤波的红外弱小目标检测

为了有效解决动态背景变化导致弱小目标检测率低的问题,文中提出了改进时空滤波的红外弱小目标检测算法。首先在分析红外图像成像特性的基础上,针对目标区、背景区和边缘轮廓区不同梯度特性的差异,提出改进的各向异性空域滤波算法,该算法充分利用空间域的梯度信息来构建不同方向的扩散滤波函数,并结合图像不同特性的梯度差异选取扩散函数值最小的两个方向的均值作为时域滤波结果,以最大限度地保留目标信号;接着为有效增强弱小目标的能量,针对高阶累积量仅利用像元点时域信息来构建能量增强的不足,提出了一种结合时空邻域块的能量增强算法,实验表明,本文提出的算法能有效提升动态场景下的弱小目标的检测能力。     

改进时空滤波的红外弱小目标检测

为了有效解决动态背景变化导致弱小目标检测率低的问题,文中提出了改进时空滤波的红外弱小目标检测算法。首先在分析红外图像成像特性的基础上,针对目标区、背景区和边缘轮廓区不同梯度特性的差异,提出改进的各向异性空域滤波算法,该算法充分利用空间域的梯度信息来构建不同方向的扩散滤波函数,并结合图像不同特性的梯度差异选取扩散函数值最小的两个方向的均值作为时域滤波结果,以最大限度地保留目标信号;接着为有效增强弱小目标的能量,针对高阶累积量仅利用像元点时域信息来构建能量增强的不足,提出了一种结合时空邻域块的能量增强算法,实验表明,本文提出的算法能有效提升动态场景下的弱小目标的检测能力。     

一种天文光电图像序列弱小目标实时检测算法

地基大视场天文光电观测系统获取的序列图像中,空间目标和数目众多的恒星目标成像特性相似,大部分都表现为弱、小目标特性,实现它们稳健实时检测具有较大的难度.本文在深入分析天文光电图像弱小目标成像特点的基础上,结合实际工程对目标检测的强实时性和高检测概率需求,针对恒星目标和空间目标的时空域特性差异,提出了一种基于时空域联合滤波的弱小目标枪测算法,首先在空域上通过抑制背景增强目标,然后在时域上分别通过多帧相关运算和多帧差分运算,快速有效地检测恒星目标和空间目标.最后结合实测数据和硬件平台,验证了该方法的有效性及实时性.     

摄像机标定中总体最小二乘法抗噪性的研究

为了降低摄像机标定中图形加性噪声给标定精度带来的不良影响,提出了基于总体最小二乘法的摄像机标定方法。由于总体最小二乘法具有消除或降低噪声的功能,本文将其用于求解单应性矩阵,既提高了单应性矩阵的精度,又为摄像机内外参数和畸变系数的精确测量提供了理论依据。在此基础上借助OpenCV函数库获取图形中角点高精度坐标的功能,在Visual C＋＋环境下实现了对摄像机的标定。数值实验和实际标定实验均表明,提出的标定方法具有更高的精度和抗噪声能力。     

基于小波变换的海空背景下小目标检测研究

小目标检测问题是电视跟踪领域的一项关键技术,针对海空背景下少像素的舰船目标,根据其背景不均匀以及海面噪声干扰大,舰船像素少,但是存在相对连续的目标小块区域的特征,用一定尺度的小波变换对不同子带自适应选取阈值来去除噪声干扰、抑制背景,同时结合灰度形态学滤波能很容易地检测出小目标.实验结果表明:该算法能够有效地检测出强噪声和背景干扰情况下的舰船目标.     

基于5×5模板的红外小目标图像检测算法

针对天空背景下红外图像弱小目标的特点,提出了一种用于红外小目标检测的算法,在9个点及以上的目标中,传统图像预处理采用3×3模板达不到预期的效果,因此文中采用5×5,4×4的模板对红外图像进行中值滤波,灰度形态学等预处理,采用大规模可编程门阵列来实现,通过实测天空背景下的红外图像实验,表明了该算法能有效地检测出红外图像中的弱小目标。     

An Efficient Two-Dimensional Least Mean Square (TDLMS) Based on Block Statistics for Small Target Detection

In this paper, we introduce an efficient TDLMS filter, using the new weight structure and nonlinear step size for small target detection within infra-red (IR) imagery. A new TDLMS filter that can efficiently detect a small target in IR imagery is proposed. The concept of the proposed filter is to utilize the new weight matrix having the structure reducing effects of the target pixels in order to predict exactly the background. The nonlinear step size utilizing the block statistics is used and background estimation is calculated finally by using the Gaussian distance map. Experimental results show that the proposed method exhibits higher detection rates and lower false alarm rates in comparison to the conventional TDLMS filter.     

基于SURF的红外成像末制导目标跟踪算法

针对红外成像末导引阶段飞行器姿态调整及高速运动导致的目标尺度和姿态迅速变化的问题,提出了一种基于加速鲁棒特征(SURF)的红外成像目标跟踪算法。为了实现在末导引阶段对目标进行精确跟踪,采取了点跟踪的策略。首先根据跟踪点在上一帧的位置,在当前帧选取以相同位置为中心的图像子块并求其SURF特征,通过SURF特征匹配得到当前帧图像子块和模板的匹配点集,采用随机抽样一致性(RANSAC)算法剔除误匹配点对,进一步用最小二乘算法(LSA)精确地估计出对应的单应性矩阵;然后通过单应性矩阵把跟踪点映射到当前帧获取跟踪点在当前帧的位置,从而实现精确跟踪。试验结果表明,本文算法有较高的跟踪精度和较好的实时性。     

改进特征空间的红外弱小目标背景建模法

为有效去除动态背景对弱小目标信号的干扰,提出改进特征空间的红外弱小目标背景建模法来抑制背景。先采用改进的各向异性滤波算法从空域角度进行滤波以约束图像各个组分的差异,紧接着取连续时间域上多帧滤波后的图像组成一个特征矩阵,借助于主成分分析法进行特征分解,最后将输入图像投影到特征空间上进行背景建模,同时为了适应动态变化的背景,在时域上以一定学习率来更新背景模型。实验结果表明,提出的算法比传统的算法取得更好的背景估计效果,结构相似性SSIM、对比度增益I和背景抑制因子BIF分别大于0.97、15.46和5.25。     

一种序列图像中运动点目标的检测方法

序列图像中运动点目标的检测按图像的成像系统不同,可分为红外图像中运动点目标的检测和可见光图像中运动点目标的检测,而现有检测算法多是针对前者。为寻找一种适用于两种类型图像的运动点目标的检测方法,以多云天空为研究背景,提出了一种新的运动点目标检测算法。采用高通滤波和形态学滤波相结合的方法进行背景抑制,基于检测前跟踪（TBD）的基本思想,根据相邻三帧进行目标分割,利用轨迹能量累积方法完成目标检测。理论分析和仿真结果表明,该算法简单易行．既适用于红外图像又适用于可见光图像的运动点目标,而且对目标的运动速度和方向无任何限制。     

Generalised-structure-tensor-based infrared small target detection

Infrared (IR) small target detection is a key technique in areas like space surveillance systems, early-warning systems and missile tracking systems etc. It is a challenging task to detect IR small targets under complex sky background because of cloud clutter. The conventional methods are usually based on clutter suppression, such as the 2D least mean square (TDLMS) adaptive filter [1], the 2D normalised LMS (TDNLMS) filter [2], the median subtraction filter [3], etc. In this Letter, we use the second conjugate symmetry derivative of a 2D Gaussian (SCSDTDG) to model the small target pattern based on the generalised structure tensor (GST). Experiments show that the proposed method is robust.     

海空背景下红外小目标检测算法

研究海空复杂背景下红外图像小目标检测问题,针对海空背景下远距离小目标总是出现在水天线附近的特点,通过小波多尺度分析边缘检测算法检测水天线,确定出目标潜在区域,再进行精细目标搜索,从而提出了一种由粗到精的小目标检测算法。实验结果表明,对一般噪声条件下得到的红外目标图像,该方法能准确地检测、定位小目标,单帧检测准确率达96%以上并具有单帧检测率高、实现速度快的特点。     

基于多级滤波的复杂背景下多尺度小目标检测

针对精确制导系统中目标尺度的不确定性带来的检测问题,在分析原始多级滤波器结构与传递函数频率特性的基础上,适当改进了多级滤波的结构,导出多个滤波结果,并提出了基于融合多级输出滤波结果的多尺度小目标检测算法.实验结果表明,该算法可以在没有目标尺度先验信息的情况下自适应地检测出多个小目标.