基于非线性量化概率模型的弱小目标跟踪

针对红外弱小目标跟踪问题,提出一种基于非线性量化概率密度模型匹配的快速跟踪方法。首先分析了红外弱小目标的灰度特性和多帧运动相关特性,引入α-β滤波对红外目标进行运动相关跟踪,并预测下一帧图像中目标的质心位置,然后提出一种适合红外弱小目标的非线性量化概率密度模型,通过在预测邻域内进行模板匹配来跟踪真实目标。实验结果表明该方法用于红外弱小目标的跟踪精度和处理速度明显优于现有算法,工程意义显著。     

基于元学习的红外弱小点状目标跟踪算法

为了在研究红外弱小点状目标的特征基础上有效解决训练数据不足的问题, 采用了基于改进的元学习红外点状目标跟踪算法。首先将元学习通过预训练跟踪模型运用到卷积神经网络中, 采用离线训练的方式在静态红外图像数据集上训练得到目标的通用表示, 再通过在线训练的方式利用初始帧的目标位置学习得到目标的特定表示; 通过卡尔曼滤波算法预测目标运动模型, 得到最优的搜索区域。此外, 为了解决遮挡造成的目标丢失问题, 研究了重检测机制, 并进行了理论分析和实验验证, 取得了较好的跟踪结果, 跟踪精度达到了90%。结果表明, 该方法在同一数据集下相对其它跟踪算法实现了更精确地跟踪红外弱小点状目标的效果。该研究为机器学习算法在红外弱小点状目标跟踪中的应用提供了参考。     

一种背景特征空间相关的跟踪算法研究

针对天空背景红外图像弱小、目标可利用信息特征少,采用通常的几何、纹理等目标特征的时域相关性跟踪算法难以实现连续平稳跟踪的情况,提出了一种基于后处理的弱小目标检测跟踪算法,即利用背景特征的空间相关性实现弱小目标检测,结合前后图像帧中目标灰度特征和运动特征的时域相关性实现了弱小目标的连续跟踪。实验结果证明,该算法对天空背景红外图像弱小目标跟踪稳定可靠,实时性好。     

MHT在红外搜索跟踪系统中的应用

针对红外搜索跟踪系统的弱小目标检测和跟踪的需求,讨论了基于交互多模型的多假设跟踪方法在针对红外搜索跟踪系统中的应用。同时根据红外目标及背景的特点,进行仿真并对仿真数据进行跟踪实验,仿真结果表明:此方法在低信噪比背景下能成功的跟踪多目标。     

灰色预测-概率数据关联滤波方法

针对红外弱小目标跟踪精度不高,实时性不好等问题,提出了一种基于灰色预测-概率数据关联滤波(GPPDAF)的弱小目标跟踪方法。该方法采用实时性较好的灰色模型对目标轨迹进行预测,并以预测位置为中心构建跟踪波门,然后通过改进的极大似然概率数据关联(MLPDA)算法计算波门内各量测点的概率权重,最后用各量测点的概率加权和作为跟踪结果。实验结果表明,该方法实时性能较好,较大地改进了红外弱小目标的跟踪精度。     

基于改进概率数据关联滤波的红外小运动目标跟踪

在跟踪弱小运动目标过程中,低信噪比和高虚警率使得即使是在波门内也存在较多的虚假目标,加大目标识别的不确定性,降低跟踪的可靠性和精度。该文分析了红外成像系统中目标信号特点,根据概率数据关联滤波的思想,提出了一种基于目标幅度连续性和运动一致性的弱小目标跟踪识别方法,重点比较了极大似然-概率数据关联滤波和改进算法的目标识别与跟踪性能。理论分析和实验结果表明,该方法较大程度上减少了弱小目标跟踪过程中测量点与航迹关联的不确定性,提高了目标识别与跟踪性能。     

基于Wiener滤波的小目标检测方法

红外云背景中小目标检测是红外成像技术的一种典型应用。为了检测红外云背景中的弱小目标，分析了背景特性，建立了红外场景模型，提出了一种基于Wiener滤波的自适应背景抑制方法。经过去除虚假目标和目标分割，再利用目标运动的连续性和规则性进行目标检测和跟踪。对包含了仿真目标的红外云背景图像序列进行了实验，结果表明，该方法能够有效地从信噪比为2．0的背景中检测到小目标。     

红外搜索跟踪系统中实时图像配准的研究和实现

为实现在红外探测器运动的条件下地面弱小目标的快速搜索与跟踪,提出了一种基于相位相关法配准和角点法配准相结合的红外图像配准方法实现对红外图像的运动补偿。根据相位相关法配准和角点法配准的特点,首先利用相位相关法对运动中的红外图像进行粗配准,然后利用相位相关法配准的结果作为角点法配准的先验信息实现图像的高精度配准。实验结果表明该算法能够在不降低配准精度的条件下,实时地为红外搜索跟踪系统提供红外图像的位移信息,有效地提高了红外搜索跟踪系统对弱小目标的检测率和检测精度。     

基于增量学习的红外目标粒子滤波跟踪方法

针对红外图像序列中目标与背景的对比度低、灰度特征易受噪声影响等特点,提出了一种基于增量学习目标表观模型和粒子滤波的红外目标跟踪方法。通过在线学习机制,利用增量奇异值分解算法对图像特征空间的基向量进行准确更新,从而建立红外目标的鲁棒表观模型。在此基础上,采用粒子滤波对目标状态进行有效预测,实现了红外目标的有效跟踪。实验结果表明,该方法能有效、准确地跟踪红外图像序列中的运动目标。     

复杂地物背景下红外弱小目标跟踪算法

复杂地物背景下红外弱小目标的跟踪在红外监视系统中有重要的应用价值。提出了一种人眼视觉系统原理和多目标跟踪技术的弱小目标跟踪算法,实现了对复杂地物背景下红外弱小目标的跟踪。算法首先在图像中提取候选目标和各目标对应的目标区域,估计相邻帧图像之间的运动参数,对所有跟踪目标进行轨迹预测;然后融合多信息对当前帧目标与目标链中目标进行关联,根据关联结果对目标链进行更新;最后输出跟踪目标的位置坐标,实现对红外弱小目标的跟踪。用实测的图像序列对算法进行了测试,试验结果表明本文算法对树林、农田、建筑等复杂地物背景中弱小目标有较好的跟踪效果,可以用于红外监视系统中对复杂地物背景下低对比度弱小目标自动跟踪。     

红外与激光主/被动联合跟踪算法

文中针对单站红外被动式跟踪存在可观测性问题,提出红外与激光主／被动单目标联合跟踪方法。该方法首先针对三维空间任意机动目标的跟踪问题,将参考文献[1]给出的一维机动目标“当前”统计模型推广到三维情况,得到三维情况下跟踪任意机动目标的状态方程和跟踪系统的非线性测量方程,然后对红外探测器测量的角度信息和激光测得的距离信息进行融合对准,得到正确的测量值。最后,提出扩展的自适应卡曼滤波算法并进行了仿真研究。仿真研究表明方案可行,可同时对三维空间目标的位置、速度、加速度进行估计。     

基于时空二维目标描述的红外小目标跟踪

根据红外弱小目标的时空域特性,提出了一种基于时空二维直方图均值移动的红外弱小目标跟踪方法。本文构建了空域分量和时域分量来表示红外弱小目标,形成时空二维图像。当前帧图像包含目标的空域分布信息,因此将当前帧图像作为空域分量;差分图像包含目标的运动特性,反映了目标的时域特性,因此将前后两帧差分图像作为时域分量。利用时空二维目标表示方法,采用均值移动算法进行目标跟踪,同时根据Bhattacharyya系数来更新目标模板。采用实际拍摄的小目标视频来检测本算法,仿真结果显示本算法能稳健的跟踪红外弱小目标,均值移动算法的跟踪精度得到了较大的提高。     

雷达与双波段红外探测器融合跟踪系统

利用双波段红外探测系统测到的目标双波段红外辐射信息,推导出目标的伪距离量测信息,使得单站红外探测系统变为可观测系统;在此基础上,采用带反馈的分布式估计融合算法,将雷达与双波段红外探测系统得到的局部航迹进行融合,并将每次融合估计的结果反馈给局部传感器,使得融合中心达到最优性能的同时,减小了雷达和红外局部估计的误差.仿真结果表明:①单站红外探测系统利用目标的双波段红外辐射信息能够对目标进行有效地跟踪,跟踪精度较高;②带反馈的布式估计融合算法具有良好的跟踪性能,而且能够明显改善局部传感器的跟踪精度.     

面源红外干扰的效果评定准则研究

面源红外干扰是用于对抗红外成像制导导弹的新手段之一。分析了红外成像制导导弹的工作过程及其目标识别机理。在对红外成像导引头实施干扰的目标识别阶段和目标跟踪阶段,对面源红外干扰的使用以及干扰效果的评定准则分别进行了研究,并评价了其有效对抗红外成像制导的能力。该评定准则以导引头的跟踪状态、跟踪误差或脱靶量为依据,通过统计干扰成功率实现对面源红外干扰效果的定量评价。这种评定方法简单合理,评定结果客观有效。     

改进粒子滤波算法在深空红外小目标跟踪中的应用

非负矩阵分解具有较好的特征提取性能,广泛应用于数据融合领域,而粒子滤波则是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效方法.该文结合两种算法的优点,提出了一种基于改进粒子滤波的红外小目标跟踪算法.利用NMF融合当前与之前的粒子分布权重,减小经典粒子滤波退化发散带来的精度误差.避免了目标遮挡及暂时消失带来的跟踪错误.仿真实验证明本文算法相对于经典粒子滤波,具有更好的跟踪精度和稳定性.     

基于局部相似的红外小目标跟踪算法

连续图片序列中的运动对象与其局部背景保持相对稳定。相邻图像序列的目标局部灰度分布具有相似性。针对红外小目标跟踪杂波干扰与运动模糊问题,设计了基于局部相似的目标增强方法,并提出一种基于局部相似和运动估计的跟踪算法。该算法根据目标的局部相似性构建搜索空间,采用运动估计机制缩小搜索域,然后利用时空上下文学习跟踪算法产生跟踪结果。实验表明,本文方法能够有效应对杂波干扰和运动模糊情况,实现红外小目标的稳健跟踪,且具有较好的实时性。     

改进的KCF红外空中目标跟踪方法

针对红外空中目标跟踪中遮挡导致的跟丢问题,结合核相关滤波跟踪算法(KCF)无法跟踪尺度的缺点,提出一种基于KCF的红外空中目标跟踪方法。该方法借助KCF估计的目标位置,增加Sobel算子提取目标扩展区域的边缘信息,从而获取目标尺度并进行二次定位。然后,判断目标是否受遮挡或跟丢,采用帧差法重新检测目标,确保目标的持续跟踪。在7个视频序列上对所提的算法进行了实验,结果显示,所提算法能够有效计算尺度,验证了多种环境下跟踪的有效性。平均跟踪速度达到44 f/s,能够满足实时性要求。因此,本文提出的方法对于红外空中目标的跟踪具有一定的实用意义。     

红外与激光主/被动联合跟踪算法

针对单站红外被动式跟踪存在不可观测性问题，提出红外与激光主／被动单目标联合跟踪方法。该方法首先针对三维空间任意机动目标的跟踪问题，将参考文献[1]给出的一维机动目标“当前”统计模型推广到三维情况，得到三维情况下跟踪任意机动目标的状态方程和跟踪系统的非线性量测方程。然后对红外探测器测量的角度信息和激光测得的距离信息进行融合，得到正确的测量值。最后提出扩展的自适应卡尔曼滤波算法并进行了仿真研究。仿真表明；方案可行，可同时对目标三个空间坐标轴的位置、速度、加速度进行估计。     

基于均值漂移和粒子滤波的红外目标跟踪

为了提高红外目标跟踪的准确性和稳健性,提出了基于均值漂移(mean shift)和粒子滤波(PF)相结合的红外目标跟踪方法.在PF理论框架下,使用均值漂移为一种迭代模式寻找过程,对随机粒子样本进行重新分配,使粒子向目标状态的最大后验核密度估计方向移动,在均值漂移迭代过程中对样本权值进行更新.红外目标的状态后验概率分布用重新分配的加权随机样本集表示,对随机样本集使用PF算法实现红外目标运动的跟踪.实验结果表明,和一般PF和均值漂移相比,本文方法具有优越性和更强的稳健性.