复杂背景条件下的红外快速运动小目标检测方法

针对复杂背景下红外快速运动小目标检测问题,提出一种将时域特性分析、小波包变换和管道滤波多帧检测相结合的方法。该方法首先对图像进行时域特性分析确定目标所在帧图像序列,再利用小波包变换对目标所在帧图像进行多尺度分解,提取候选目标,然后通过管道滤波从候选目标中确定小目标的位置,完成对小目标的检测。对实测数据进行仿真实验,结果表明该方法能有效检测红外快速运动小目标。     

一种新的基于局部特征统计的小目标检测方法

提出了一种新的基于局部特征统计的红外图像小目标检测方法。对图像的局部区域灰度概率进行统计,通过阈值分割去除图像中缓慢变化的背景点和弱的边缘点,得到包含强的边缘点、噪声点和目标点的残留图像,利用残留图像内各点的局部方向信息测度的差异,进一步剔除强的边缘点。通过多帧累加判决的方式将真实目标从噪声点中检测出来。实验表明,该方法能够极大地减少候选目标点数,准确有效地检测复杂自然背景中的红外运动弱小目标,适合于实时和多目标的检测。     

一种新的背景预测方法在红外弱小目标检测中的应用

针对空中红外弱小目标的检测,提出了一种新的背景预测方法。该方法对云层边缘区域的点采用亮暗点分类,寻求最相似点的方法进行预测;对非边缘区域的点采用基本背景预测法进行预测;最后经过背景对消和阈值分割,将弱小目标检测出来。实验结果表明,该方法能够提高对起伏背景预测的准确性,减小由于云层边缘预测不准确而引起的虚警,从而能够更加有效地检测到弱小目标。     

远距离红外弱小运动目标检测

针对远距离红外弱小运动目标的检测,本文提出了一种空域-时域联合算法。该方法首先基于结构元素大小自适应的形态学顶帽变换进行红外复杂背景抑制,增强了图像的信噪比;接下来,利用平均迭代算法精确确定门限阈值,实现单帧图像分割;在此基础上,利用邻域多帧图像相与判决算法,实现基于时间序列图像的弱小运动目标检测。实验表明,本文提出的方法能够较好地进行背景抑制和消除噪声,准确有效地检测出红外运动弱小目标。     

能量累积与均值漂移聚类结合的红外小目标检测方法

研究红外图像中弱小目标的检测问题,提出了一种基于能量累积与均值漂移聚类的红外小目标检测方法。首先利用滑动窗口处理实现图像序列中目标能量积累,去除图像中的随机噪声,提高信噪比;然后选用不同尺度的核带宽对原始图像进行两次均值漂移聚类滤波,将两次滤波所得的图像灰度进行差分来实现背景抑制,提高目标与背景的对比度;之后根据图像的统计特性确定阈值,用门限分割方法提取目标区域,实现候选目标的准确定位;最后利用序列图像中目标运动的连续性和轨迹的一致性筛选出真正的目标。该算法通过选用不同尺度的核带宽进行聚类来得到目标及背景图像,背景抑制的同时也滤除了噪声。实验结果表明,该方法能快速有效地提取复杂背景条件下的红外小目标。     

基于帧间扰动相关性的弱小目标提取方法

帧差分和背景差分技术在运动目标检测方面具有很好的原理性效果;但是对弱小目标图像来说,当目标尺寸和噪声、干扰点尺寸能够比拟,硬件系统和信号噪声的随机性会使差分方法几乎完全失效;在研究差分结果噪声相关性的基础上,提出定点能量积累,避免了能量积累时对目标运动速度的限制;并利用组合扰动排除法,大幅度削弱了帧间相互独立的噪声和杂波干扰;实验结果表明,该方法能够以较低的运算量准确地检测出强噪声干扰和复杂背景下的运动弱小目标,实时性好。     

能量累积与均值漂移聚类结合的红外小目标检测方法

研究红外图像中弱小目标的检测问题,提出了一种基于能量累积与均值漂移聚类的红外小目标检测方法。首先利用滑动窗口处理实现图像序列中目标能量积累,去除图像中的随机噪声,提高信噪比;然后选用不同尺度的核带宽对原始图像进行两次均值漂移聚类滤波,将两次滤波所得的图像灰度进行差分来实现背景抑制,提高目标与背景的对比度;之后根据图像的统计特性确定阈值,用门限分割方法提取目标区域,实现候选目标的准确定位;最后利用序列图像中目标运动的连续性和轨迹的一致性筛选出真正的目标。该算法通过选用不同尺度的核带宽进行聚类来得到目标及背景图像,背景抑制的同时也滤除了噪声。实验结果表明,该方法能快速有效地提取复杂背景条件下的红外小目标。     

基于小波包变换的红外弱小目标检测

针对复杂背景下红外弱小目标的检测问题,提出一种基于小波包变换的红外弱小目标检测算法。该算法首先采用小波包变换对含有弱小目标的红外图像进行多尺度分解,得到不同尺度下的高低频节点系数;其次根据不同节点系数重构时对目标能量贡献的不同,选取高频频带中能量分布居中的频带节点系数对图像进行重构完成背景抑制;最后对重构后的目标图像采用自适应阈值分割方法进行目标分割,得到目标检测结果。实验采用多组红外序列图像进行验证,仿真结果表明：该算法可以很好地抑制背景和云层边缘,精确地检测出目标信号,同时提高了目标的信杂比和对比度等参数。     

基于显著图的红外弱小目标动态规划检测前跟踪算法

针对低信噪比复杂背景红外图像弱小目标检测虚警率高的问题,提出一种基于显著图的红外弱小目标动态规划检测前跟踪算法.该算法采用改进的局部区域差分算子提取显著图,根据注意力转移机制设计搜索策略,利用目标移动速度实时更新搜索范围,对多帧连续的显著图进行滤波跟踪,实现对红外图像弱小目标检测.实验结果表明,文中算法在对弱小目标进行有效检测的同时降低虚警率,提高了图像的检测效率.     

应用多特征的红外弱小目标检测

红外弱小点目标的检测是红外搜索与跟踪的关键技术之一。融合小目标在空域和频域中的各种属性,将更有利于目标的检测。红外图像中主要分为背景、边缘以及目标三类信息,目标在空域中局部能量较大。将图像小波变换,获取图像的多方向性分解。研究发现目标在高频中具有方向不敏感性。为了更好地检测目标,计算各点的局部能量比以及方向离散值,将以上特征融合,得到图像的多特征统计值。采用Renyi信息熵分割达到检测目标的目的。利用序列图像中目标运动的连续性和轨迹的一致性以及目标的方差增长性,提出一种加权的方差增长方法过滤目标集,实现候选目标的准确定位。该算法有较好的自适应性,并且对背景变化敏感性较小。通过真实红外图像弱小目标的检测,检验了算法的有效性。     

运动目标识别方法与仿真研究

运动目标识别与跟踪在军事和工业领域具有广泛的应用前景。典型的跟踪方法有相关匹配算法、光流算法、基于运动轮廓算法等。典型的识别方法有：模板匹配目标识别法、基于相似性度量识别法、基于遗传算法目标识别算法等。本文提出了一种基于神经网络的识别与跟踪方法,并研究了运动目标识别与跟踪仿真模型和实现方法。     

基于尺度不变特征的目标识别与跟踪方法

针对复杂电磁环境下目标实时识别追踪的复杂性和多样性, 利用图像配准技术提出了一种基于尺度不变特征的目标识别与跟踪方法, 有效地反映了目标图像的特征分布, 提高了跟踪与识别系统的可靠性。实验表明, 当目标进行较大角度改变和背景发生剧烈变化时, 该方法能有效减小目标跟踪误差, 精确识别目标位置, 提高目标跟踪精度。     

结合掩膜与孪生网络的目标跟踪方法研究

针对在舰船目标跟踪过程中由于视场角变化导致的跟踪精度下降的问题,基于全连接孪生神经网络的目标跟踪方法,融合了目标分割策略,提出了基于SiamMask的实时目标跟踪算法。该算法将二元掩模运算作为孪生网络的一个分支,以实现对目标的分割,在获取目标位置信息的同时,获取目标的外观信息,使得该网络的损失函数得到显著增强。由传统的轴对称目标跟踪框,改进为可根据目标形状、外观而自适应调整的可旋转矩形框。将该算法与传统基于孪生网络的跟踪算法SiameseNet,以及基于相关滤波的KCF跟踪算法进行实验仿真测评对比,通过计算各算法的中心误差,结果表明该算法的跟踪精度较两者分别提升了19.5%和24.5%,且运行速度可达30 fps,满足了舰船目标跟踪对于准确性和实时性的要求。     

SAR图像中目标的自动检测与辨别

SAR图像自动目标识别(automatic target recognition,ATR)是当前的一大研究热点。典型的ATR系统分为检测、辨别和识别3个阶段。在检测和辨别过程中对图像进行预筛选,找出感兴趣区域,是进行目标识别前的一个重要步骤。高效的预筛选过程可以大大减少目标识别过程的计算量。目前,目标检测的方法有CFAR方法、多分辨率方法以及基于相位信息的检测方法3类。目标辨别的方法也有多种。本文就目标检测和辨别阶段的主要算法及其效果作了系统的介绍,并对该领域未来的发展方向进行了展望。     

Research on corrosion resistance of metal films sputtered by rotating target and planar target

The corrosion resistance of MoNb/AlNd/MoNb film during different sputter conditions was studied for G6 rotating target sputter equipment. The results show that with the increase of sputter power and the increase of the thickness, top MoNb tends to form coarse columnar crystals, and the corrosion resistance of the metal thin films, at first, increases and then decreases with the increase of sputter power and metal thickness. As the sputter temperature increases, top MoNb tends to form coarse grains while the corrosion resistance of the film is poor. The result also release that with the increase of the target speed, top MoNb film becomes loose so that it is difficult to play a protective role because of its poor corrosion resistance ability. Under the same conditions, the sputter of the planar target film is denser; as a result, the top MoNb layer can protect the inner AlNd layer from corrosion.     

融合检测与跟踪的半自动视频目标标注

针对视频图像连续帧间的目标具有冗余性,采用手动标注方式耗时耗力的问题,提出一种融合检测和跟踪算法的视频目标半自动标注框架。利用手动标注的样本离线训练改进YOLO v3模型,并将该检测模型作为在线标注的检测器。在线标注时在初始帧手动确定目标位置和标签,在后续帧根据检测框与跟踪框的IOU（Intersection-Over-Union）值自动确定目标的位置,并利用跟踪器的响应输出判断目标消失,从而自动停止当前目标标注。采用一种基于目标显著性的关键帧提取算法选择关键帧。采用自建舰船目标数据集进行了改进YOLO v3检测性能对比实验,并采用舰船视频序列验证了提出的视频目标半自动标注方法的有效性。实验结果表明,该方法可以显著提高标注效率,能够快速生成标注数据,适用于海上舰船等场景的视频目标标注任务。     

基于多特征融合与分层数据关联的空中红外多目标跟踪方法

针对星空背景下目标相似度高、数量大和误检数目较多所导致的空中红外多目标跟踪困难问题，提出基于分层数据关联的空中红外多目标在线跟踪方法。首先，根据红外场景特性来提取目标的位置特征、灰度特征和尺度特征；其次，综合这三个特征来计算目标与轨迹之间的初步关联关系以获得真实目标；再次，将所获得的真实目标按照尺度大小分类，大尺度类目标数据关联采用表观特征、运动特征、尺度特征三种特征相加的方法来计算，小尺度类目标数据关联采用表观特征与运动特征两种特征相乘的方法来计算；最后，根据匈牙利算法对两类目标分别进行目标分配、完成轨迹更新。多种复杂情况下的实验结果表明：与仅采用运动特征的在线跟踪方法相比，所提方法的跟踪准确率提升了12.6%；与采用多特征融合的方法相比，所提方法的分层数据关联不仅提高了跟踪速度，也使跟踪准确率提升了19.6%。综上，该方法不仅跟踪精度高，而且具有较好的实时性和抗干扰能力。     

基于多特征融合与分层数据关联的空中红外多目标跟踪方法

针对星空背景下目标相似度高、数量大和误检数目较多所导致的空中红外多目标跟踪困难问题,提出基于分层数据关联的空中红外多目标在线跟踪方法。首先,根据红外场景特性来提取目标的位置特征、灰度特征和尺度特征;其次,综合这三个特征来计算目标与轨迹之间的初步关联关系以获得真实目标;再次,将所获得的真实目标按照尺度大小分类,大尺度类目标数据关联采用表观特征、运动特征、尺度特征三种特征相加的方法来计算,小尺度类目标数据关联采用表观特征与运动特征两种特征相乘的方法来计算;最后,根据匈牙利算法对两类目标分别进行目标分配、完成轨迹更新。多种复杂情况下的实验结果表明：与仅采用运动特征的在线跟踪方法相比,所提方法的跟踪准确率提升了12.6%;与采用多特征融合的方法相比,所提方法的分层数据关联不仅提高了跟踪速度,也使跟踪准确率提升了19.6%。综上,该方法不仅跟踪精度高,而且具有较好的实时性和抗干扰能力。     

Detection and tracking of single-pixel targets based on trajectory continuity

A target detection and tracking algorithm has been developed to identify single-pixel targets with unknown motion from a time sequence of highly noisy images. The algorithm is based on a target trajectory continuity theory, utilizing temporal continuity and smoothness of target trajectories in both intensity and spatial coordinates in an image plane to detect and simultaneously track multiple targets. With a unique application of the trajectory continuity theory, the algorithm presents an effective engineering solution to the small target track initiation problem in under-speficied environments where an optimum solution is not possible, and at the same time unties the constraint of straight line trajectory that most optimum algorithms require for similar tasks. The algorithm design utilizes a parallel-distributed computing architecture, which aims for real-time target detection and tracking applications.     

基于改进的SECOND网络与MobileNet V2网络的视频监控与追踪技术实现

为提高作业现场视频监控水平,提出一种基于深度学习的视频监控与追踪方法。该方法通过采用Res2SENet网络作为SECOND网络的卷积模块,并使用可变形卷积替代SECOND网络的标准卷积,以实现SECOND网络的改进。首先,基于改进的SECOND网络对目标进行检测,实现作业现场视频监控目标检测;然后,通过采用空洞卷积替代MobileNet V2网络的普通卷积,并使用改进后的MobileNet V2网络作为目标追踪算法,实现作业现场视频监控目标检测与跟踪;最后,在典型的包含大量激光点云图像的KITTI数据集上进行测试。结果表明,该方法利用改进SECOND网络对作业现场视频监控三维目标检测的平均精度和检测时间分别为81.62%和0.048 s,相较于标准SECOND网络、特征金字塔网络(Feature Pyramid Network,FPN)、F-PointNet网络,改进SECOND网络具有明显优势;利用改进的MobileNet V2网络对作业现场视频监控三维目标跟踪的准确度、精确度和跟踪数分别为81.62%、80.55%和57.30%,丢失数和跟踪轨迹中行人ID瞬间转换次数分别为11.08%和22%,具有较快的运行速度,为39 f/s,相较于MobileNet V2网络、马尔可夫决策过程(Markov Decision Process,MDP)网络、平滑支持向量机(Smooth Support Vector Machine,SSVM)网络,改进的MobileNet V2网络在各项指标上均具有一定优势,可以满足作业现场视频监控目标的检测与实时跟踪需求。