基于势概率假设密度滤波的检测前跟踪新算法

基于势概率假设密度滤波(Cardinalized Probability Hypothesis Density, CPHD)检测前跟踪(Track before detect, TBD)算法能有效解决未知目标数的弱小目标检测跟踪.文章深入研究了CPHD算法, 从标准CPHD滤波的粒子权重更新出发, 结合检测前跟踪的实际, 合理地推导出CPHD-TBD算法的粒子权重更新表达式; 分析了CPHD滤波目标势分布的物理意义, 实现了目标势分布更新计算在检测前跟踪的应用.将CPHD滤波和TBD进行有效结合, 提出了基于势概率假设密度滤波的检测前跟踪算法, 并给出其详细实现步骤.仿真实验证明提出的CPHD-TBD算法与现有概率假设密度检测前跟踪(PHD-TBD)算法相比, 能更详细地传递目标分布信息, 从本质上改变了PHD-TBD对目标数估计的方式, 能更准确稳定估计目标数, 实现了对目标的发现和状态准确估计, 性能明显更优.     

基于全变分理论的红外图像背景抑制

针对红外单帧图像的小目标检测问题,提出基于全变分理论的背景杂波抑制的改进算法。构建以能量函数极值最优化为主体的全变分模型,结合自适应步长和非单调性线搜索条件,形成改进的全变分算法,在红外图像背景抑制方面取得良好效果。经过仿真实验测试几种算法的抑制效能,分析结果表明改进算法的检测性能较传统算法在杂波抑制、减少边缘虚警等方面均有优势,能够满足实时性要求,且适用于复杂背景的工程实现。     

改进的概率假设密度滤波多目标检测前跟踪算法

基于概率假设密度滤波(Probability Hypothesis Density,PHD)的检测前跟踪(Track before detect,TBD)技术可以有效解决未知目标数的弱小点目标检测前跟踪问题.文章针对现有PHD-TBD算法存在目标数估计不准、目标发现延时较久的问题进行研究.从标准PHD滤波出发,更为合理地推导出PHD-TBD算法的粒子权重更新计算表达式,实现对目标数的准确估计;同时利用贝叶斯滤波理论,推导出基于量测的新生粒子概率密度采样函数,完成对目标的快速发现.仿真实验表明,与现有的PHD-TBD相比,改进算法能够适应目标扩散情况,准确估计目标数目,并实现对目标的快速发现和位置准确估计.     

基于CCD点扩散和拖尾特性的星空模拟方法研究

空间监视主要是指对太空中地球附近的各种卫星目标进行监视，以获得各国的卫星部署情报，而利用天基光学望远镜的光学监视是空间监视的主要发展方向。本文提出了一种模拟天基望远镜对空间目标的成像方法，分别利用高斯点扩散方法和线性近似方法重点解决了CCD图点扩散特性和目标图像拖尾模糊两个现象的计算机模拟问题。     

天基红外低轨卫星自由段弹道估计方法研究

主要分析了天基红外低轨卫星星载传感器对导弹自由段的弹道估计问题,它是下一代空间预警系统的关键技术之一.建立了天基红外低轨卫星的测量模型和弹道导弹自由段运动模型,根据测量模型的非线性,利用改进的Gauss-Newton方法,解决了弹道的最大似然估计问题,并利用Monte-Carlo仿真实验验证估计算法的有效性,且对估计误差进行了分析.     

空间碎片红外观测的背景模拟与仿真研究

对空间碎片的光学观测是近年来红外研究领域重要的研究主题之一.它在目标的探测、跟踪、识别等领域有着广阔的应用前景.通过对大空间碎片的平衡温度的计算,完成了对其红外辐射照度的建模,最后通过仿真试验,绘制出了基于空间碎片影响的部分天基目标红外观测的星空背景图像;这对完成天基中低轨传感器对空间目标的在轨观测有着极为重要的意义.     

基于形态学滤波的红外弱小目标背景抑制

针对红外弱小目标检测中的背景抑制问题进行研究.首先对形态学滤波中结构元进行改进,提出一种组合型结构元,然后结合线性滤波和非线性滤波技术,对受背景杂波和随机噪声影响的图像采用低通滤波与改进型形态学滤波相结合的方法进行背景抑制.对比实验结果表明,该方法比低通滤波和标准形态学滤波算法在低信噪比环境下具有较大优势,较好地实现了对背景杂波的抑制和目标信号的保持,显著提高了图像信噪比.     

基于深度时空卷积神经网络的点目标检测

由于点目标可用信息少,点目标检测技术是红外搜索与跟踪系统（IRST）中的挑战性难点。基于人工提取特征的传统目标检测,智能化水平低,对点目标检测的难度大。针对此问题,提出一种新的基于深度时空卷积神经网络的点目标检测方法。该方法采用全卷积架构,输入输出尺度相同,可用于处理任意尺度图像。为了提高实时性,卷积分解技术被引入3D时空卷积处理中,将复杂3D时空卷积分解为低复杂度的2D空域卷积和1D时域卷积。根据点目标特点,多权值损失函数被提出,分别采用样本均衡因子和能量均衡因子降低样本不均衡和误差分布不均衡对点目标检测性能的影响。测试结果表明,该方法能够有效抑制复杂背景杂波,并以较低计算量实现点目标检测。     

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。     

结合跨尺度特征融合与瓶颈注意力模块的轻量型红外小目标检测网络

提出一种结合跨尺度特征融合与瓶颈注意力模块的轻量型单帧红外小目标检测网络。该网络在不引入额外神经元的前提下,直接在编码层和解码层之间进行高频多尺度特征交互,从而维持小目标在网络深层的响应幅值,实现小目标浅层空间结构特征与深层高级语义特征之间的交互融合。同时,该网络在编码器瓶颈处级联轻量型混合注意力模块,进一步增强目标特征在网络深层的响应幅值。实验结果表明,该网络能有效抑制复杂背景杂波,并以较低参数量实现红外小目标检测。