一种基于注意力机制RetinaNet的小目标检测方法

针对遥感影像小目标难以检测的问题,在RetinaNet网络基础上,提出了一种基于注意力机制的RetinaNet网络。通过使用旋转锚点框实现任意方向目标的检测,并通过添加通道注意力机制改善了原网络对小目标检测准确度低的问题。实验结果表明:该目标检测方法使得平均检测精度提高了7.5%,较好解决了遥感影像中密集分布、任意方向的小目标检测识别问题。     

烟幕干扰效果评估方法研究

研究了烟幕干扰设备对光电成像系统和光电制导系统干扰效果的评估方法,分别提出了相应的干扰效果评估准则。烟幕对观瞄用光电成像系统干扰效果的定性评估可以按照干扰对目标识别的影响程度划分为3个等级,定量评估可以采用实施干扰前后图像之间的相关函数作为评估指标,按照相关函数值的大小将干扰效果划分为3个等级;烟幕对跟踪用光电成像系统的干扰效果可以根据光电成像系统能否输出有效跟踪脱靶量以及脱靶量是否超出正常跟踪精度的3倍判定干扰是否有效。对于光电制导系统,可以根据实施烟幕干扰后制导武器的脱靶量是否超出正常制导精度的3倍或杀伤半径判定干扰是否有效,并根据干扰成功率的大小划分干扰等级。     

小波分析法在红外烟幕面积评估中的应用

分析了当前红外遮蔽烟幕干扰面积和遮蔽率测试方法的主要问题,引入小波分析思路,利用多分辨分析方法将红外烟幕图像分割成多幅不同分辨率图像,组成层次式数据结构,然后利用小波变换的图像边缘检测算法画出烟幕云团边缘曲线,求出封闭曲线内面积,即可得到烟幕有效干扰面积和遮蔽率分布状态。这种方法解决了综合评定烟幕性能的若干问题,为研制烟幕弹或发烟装置提供了一种分析方法或思维方式。     

基于嵌入式平台与优化YOLOv3 的航拍目标检测方法

针对部署在嵌入式平台的目标检测模型在检测航拍目标时存在的检测速率低、耗时高、存储容量低的问 题,提出一种基于优化YOLOv3 算法的航拍目标检测方法。通过模型剪枝极大地减少了模型参数量,使用二分 K-means 对传统的锚框聚类算法进行优化改进,引入CIOU 损失函数加强边界框回归效果,再经TensorRT 对模型优 化加速后将该检测模型部署到JetsonTX2 平台上。选取大量不同类别不同环境的航拍图像制作数据集进行实验对比。 结果表明：优化后的算法在检验不同航拍图像目标时平均精度可达到83.9%,对每张图片的检测速度从2.8 FPS 提升 至14.7 FPS,满足精确性和实时性要求。     

基于导向重构与降噪稀疏自编码器的合成孔径雷达目标识别

为解决现有合成孔径雷达（SAR）目标识别算法泛化能力差和算法复杂度高等问题,提出一种基于导向重构与降噪稀疏自编码器的SAR目标识别分类算法。利用导向重构算法对SAR图像进行两尺度融合预处理,生成一维图像矢量并作归一化处理,以降低图像输出特征的维度,提高预处理的速度;采用减少降噪自编码器隐层神经元方式对图像进行低维特征抽取和识别;使用Softmax分类器进行分类处理。实验结果表明,通过导向重构与降噪稀疏自编码器的SAR目标识别算法,不仅提高了目标识别性能以及泛化能力,而且降低了自编码器的隐层神经元数量和计算复杂度,网络结构也得到改进和优化。     

红外干扰弹干扰性能测试系统

为了在红外干扰弹交付过程中评价干扰效果,设计了红外干扰弹干扰性能测试系统。系统由目标、非制冷热象仪、配有专用视频采集卡的笔记本电脑、打印机等硬件组成。系统对热象仪输出的模拟视频信号进行采集和录制,经计算机程序转换为有序的图像系列,再进行分割处理、初步比较和精确计算,输出烟幕的面积、形成时间和持续时间,对烟幕的干扰效果进行评价。实践证明,该系统能较好地测试红外干扰弹干扰效果,解决了红外干扰装备在生产、验收过程中成品干扰性能测试问题。     

基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法

针对水下探测机器人在海洋作业时由于目标密集、形态重叠等原因容易产生误检、漏检的问题，提出一种基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法。算法以YOLOv4骨干网络为基础，首先在随机通道上引入邻域融合的残差结构模块，通过通道注意力机制，提升通道的信息交互能力；其后，利用α-IoU优化CIoU-Loss损失函数，并采用真值排斥因子与预测排斥因子改进坐标回归损失函数，提高目标位置回归的精度；最后，针对水下图像数据干扰信息多的问题，采用基于密集度引导的自适应非极大值抑制方法完成对输出信息的处理，提升目标检测的召回率。通过对水下海洋生物的检测实验，算法在通用场景与密集遮挡场景下目标探测的mAP值分别提高了1.43%和4.4%,验证了算法的有效性。     

面向合成孔径雷达图像任意方向舰船检测的改进YOLOv3模型

为实现合成孔径雷达(SAR)图像舰船检测能同时输出目标位置和方位角估计信息,提出基于改进YOLOv3的任意方向舰船目标检测模型。定义有利于模型参数回归稳定性的角度范围,根据垂直框和旋转框预测结果定义多任务损失函数。通过融合垂直框和旋转框预测结果进行目标方位角估计校正,以进一步提高检测性能。采用SAR舰船目标检测数据集(SSDD+)和高分辨率SAR图像数据集(HRSID)分别进行改进模型的性能测试和迁移测试。实验结果表明：对于SSDD+,当交并比为0.5时平均精度均值mAP_0.5达到了0.841;对HRSID进行迁移测试时,mAP_0.5能够达到0.530;当网络输入尺寸为416×416时处理一帧图像耗时约为25 ms;采用高分辨率可见光舰船数据集(HRSC2016)进行改进模型的适用性测试,mAP_0.5为0.888,超过了部分已知模型的精度;该改进模型适用于纯海洋背景下SAR图像中的舰船目标检测,能够满足舰船目标检测的实时性需求。     

基于红外相机和毫米波雷达融合的烟雾遮挡无人驾驶车辆目标检测与跟踪

战场环境下无人驾驶车辆的感知系统易受烟雾、扬尘等天气的影响,对关键目标的检测与跟踪能力大大下降,造成目标漏检、目标误检、目标丢失等严重后果。针对该问题,开发毫米波雷达和红外相机融合系统,采用目标级融合方式建立简洁有效的融合规则,提炼和组合各传感器的优势信息,最终输出稳定的目标感知结果。对毫米波雷达的目标进行有效性检验和提取,并提出改进的基于密度的含噪声空间聚类应用算法,以减少毫米波雷达噪音干扰。以YOLOv4网络为基础,引入MobileNetv2主干网络,在网络训练过程中运用迁移学习方法,同时对红外数据样本进行扩充,解决了红外图像训练样本少的问题。试验结果表明,相较于仅基于红外相机的算法,融合检测算法在烟雾环境下的精度显著提升,且算法实时性高,实现了烟雾环境下毫米波雷达与红外相机融合的目标检测与跟踪,提高了无人驾驶车辆目标检测与跟踪系统的抗烟雾干扰能力。     

图像制导中的一种改进增量学习RBF神经网络

为改进现有人工神经网络在图像制导系统的自动目标识别算法中的不足,加快收敛速度,通过对基于RBF神经网络自动目标识别技术的研究,提出以隐层神经元价值函数作为指标的生长修剪策略,构造出一种基于增量学习的网络资源分配网络(IL-RAN),对目标进行了在线实时识别。仿真结果表明,利用该改进算法可产生规模较小的网络,并使得网络参数的选择与识别误差建立了联系,减少了总体的计算量,计算时间也大大缩短。     

基于典型几何形状精确回归的机场跑道检测方法

在遥感探测领域,实现复杂环境条件下机场跑道类地物目标和轮廓的精确检测具有重要意义。以YOLOv3为代表的主流深度学习算法在目标检测领域取得了显著的成绩,但该方法只能以矩形框给出目标的粗略位置,检测结果具有一定的背景区域且无法准确得到角点位置。针对以上问题,提出一种基于典型几何形状精确回归的机场跑道检测方法。综合利用典型四边形角点回归策略、四边形锚框机制、四边形的非极大值抑制模块以及目标几何拓扑关系,通过网络的轻量化设计和模型压缩,实现对目标在仿射畸变下成像特征的学习,能够快速预测目标的角点坐标,并以目标的四边形轮廓给出其位置。仿真实验结果表明,该算法具备机场跑道目标类型区分和轮廓提取的功能,有效地解决了实际应用中的目标精确定位难题;在不损失精度基础上网络经压缩后较压缩前的检测速度提高了1倍,大幅提升了自动目标检测的准确性和高效性。     

调频连续波激光引信回波特性仿真分析

调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。     

单透向烟幕干扰材料及其干扰机理研究

基于二氧化硅(SiO_2)具有良好的红外透光和散射性质,探索其在单向透射烟幕配方中的应用。基于米氏散射理论分析了烟幕云团具有单向透视性能的干扰机理。其次,利用OPAG33傅立叶变换红外遥测光谱仪测试含有不同晶型SiO_2烟幕的红外透过率。结果表明:SiO_2可以作为中远距离的单向透射红外烟幕材料,在15m距离内,当烟幕位置发生变化时,红外透过率发生明显变化。说明SiO_2粒子具有良好的前向散射性能,其衰减特性与粒子的粒径和形状有一定的关系。     

基于改进YOLOv4-tiny 的舰面多目标检测算法

针对舰面多目标的检测问题,提出一种改进YOLOv4-tiny 的舰面多目标检测算法。在卷积神经网络中引 入卷积注意力模块(convolutional block attention module,CBAM),通过混合通道特征和空间特征来关注舰面目标和 抑制背景特征,提高网络的抗背景干扰能力;针对目标尺度变化加入空间金字塔池化结构(spatial pyramid pooling, SPP)以融合不同尺度的特征,提高对不同大小目标的检测能力;使用Mish 激活函数替代Leaky ReLU 激活函数以获 得更好的泛化能力。实验结果表明：5 类舰面目标的平均检测精度为92.22%,接近YOLOv4 算法的96.48%,而检测 速度(frames per second,FPS)达到了42.5 帧/s,远高于YOLOv4 的18 帧/s;该算法能较好地平衡准确率和速度的关 系,可以对舰面目标进行实时检测。     

基于预测与波门技术结合的抗红外干扰方法研究

针对四元正交探测器鉴宽、鉴幅等抗干扰方法对抗多个红外诱饵干扰能力弱的缺点,提出一种基于预测和自适应波门相结合的抗干扰方法。根据目标的运动轨迹建立运动模型,利用Kalman滤波预测目标下一时刻位置并通过坐标转换到像平面上,以此位置作为自适应波门的中心位置并扩大搜索范围,使目标脉冲进入波门直至目标与干扰分离。大量试验表明,该方法对抗多个红外干扰的效果显著。     

Real-time Extraction of Target Position Information Based on Bi-orthogonal Wavelets

Extraction of flying target position information is the prerequisite for passive infrared guided missiles to track the target. The existing missile detection system senses the target＇ s infrared radiation, and then the generated signal is sent to signal processing circuits for extracting the target position information. In order to improve anti-interference capacity of the detection system, an algorithm of module maximum edge detection based on the bi-orthogonal wavelets is proposed to replace its hardware. The signal can be decomposed in one layer, only its high frequency detail is reconstructed. After some calculations, the average target position can be obtained. The algorithm＇s real-time implementation with DSP is also discussed. To reduce the execution time, the program structure can be optimized with double buffers in memory. This im- plementation is verified by simulations. The results show that the method has only a small amount of calculations, can meet the requirements for finding out the target position in real-time and needs not the traditional processing circuit.     

气凝胶基复合含能材料的制备及其红外遮蔽性能研究

为研究以二氧化硅气凝胶颗粒材料为骨架的复合型抗红外烟幕的制备及其红外波段遮蔽性能,分别将硝化棉、硝酸钠充填到气凝胶内部孔道中制备出气凝胶/NC、气凝胶/NaNO_3两种复合材料,将其掺杂到常规发烟剂中制备几组复合发烟剂,并对发烟剂红外遮蔽性能进行了研究。研究结果表明:掺杂气凝胶/NC复合材料的发烟剂所形成的烟幕对红外具有明显的遮蔽效果,8~14μm波段红外透过率低至3.37%;当气凝胶复合材料的掺杂量为7%时,烟幕对红外的干扰效果最佳。     

烟幕对红外成像探测干扰作用研究

红外热成像探测、制导技术在现代战争中占有重要地位。通过对红外热像仪的探测原理及烟幕对红外热像探测的干扰机理研究,探讨了冷烟幕和热烟幕对红外热像仪的干扰原理。烟幕箱实验表明,红外热像的探测能力随红外烟幕质量浓度的增加而降低。冷烟幕主要是通过烟幕粒子的吸收和散射作用干扰热像仪;而热烟幕除了具有吸收和散射作用外,还通过烟幕自身发射比目标强得多的红外辐射来屏蔽热像仪,从而起到干扰作用。理论分析与实验结果具有较好的一致性。     

微粉石墨在燃烧型抗红外烟幕中的应用

研究了微粉石墨红外消光性能及其在燃烧型抗红外烟幕中的应用。结果表明:微粉石墨在不产生凝聚的条件下,粒径越小,其红外消光效果越好。石墨作为成烟物质用于燃烧型抗红外烟幕时,存在燃烧损失,在相同烟幕剂配方中,石墨添加量从20%降至5%,用有机物B做可燃物时,石墨燃烧损失从31.6%增至57.6%;用金属C做可燃物时,石墨燃烧损失从44.6%增至80.5%。为提高石墨利用率,在氧化剂A、有机可燃物B和20%微粉石墨组成的抗红外烟幕剂配方中,加入5%市售炭黑,同原配方相比,炭黑的加入能够有效抑制石墨燃烧和提高烟幕中石墨的红外消光能力。