基于新Top Hat变换局部对比度的红外小目标检测

复杂场景下由背景物体产生的虚警是红外小目标检测中的难点,在目标信号微弱时问题尤为突出。为了抑制虚警,提出一种基于局部对比度特征的小目标检测算法。首先,利用一种新型Top Hat变换检测出图像中的潜在目标区域;然后分析潜在目标区域及其邻域特性,计算本文提出的局部对比度特征;最后基于此特征提取目标区域。对合成图像和实际红外图像的实验表明,本算法能有效地抑制背景景物造成的虚警,取得很高的检测率,并且对目标强度的变化以及目标所在背景的变化均具有一定的适应性。     

基于CFAR-DCRF红外遥感舰船单帧目标检测方法

针对红外舰船小目标图像复杂背景弱信号,虚警率较高且难以被精确检测的问题,提出了一种恒虚警率(Constant False-Alarm Rate,CFAR)-全连接条件随机场(Dense Conditional Random Fields,DCRF)舰船目标检测算法.该算法针对小目标与虚警信号变化特征相似但结构特征不同的特点,利用CRF的多维上下文(空间、辐射)表达的优势,实现虚警特征抑制,并引入CFAR对模型进行改进,提高了DCRF对于弱信号目标的检出能力,实现舰船小目标的精确检测与分割.实验结果表明,该算法能够充分利用海域的全局上下文信息,能够在保持较高检出率同时,有效降低虚警率,实现单帧端到端的小目标检测.     

基于视觉认知机理的复杂动态背景下目标提取

针对现有复杂动态背景下目标检测与提取算法存在的局限性,提出构建一种基于视觉认知机理的时空域特征交互模式,以及基于该模式的复杂动态背景下的目标检测与提取算法。该算法通过时域特征在相似空域特征上的传递和空域特征依据时域特征一致性进行捆绑两个交互作用,实现复杂动态背景下的目标检测和提取。实验结果表明该算法不仅有效克服了传统目标检测与提取算法凭借单一特征或特征组合进行复杂背景中目标提取的不稳定性,同时大大降低了虚警率。     

采用三层窗口局部对比度的红外小目标检测

在红外制导、预警等领域，高检测率、低虚警率和高实时性地检测出红外小目标具有重大的理论和实际意义。提出了一种采用三层窗口局部对比度的红外小目标检测方法，该三层窗口可以通过单尺度计算解决不同尺度小目标的检测难题，提高检测的实时性。同时，通过在对比度计算前、对比度计算中和对比度计算后等环节中分别对真实目标进行增强、对复杂背景进行抑制，实现提高检测率、降低虚警率的目的。在若干红外序列和图像中进行实验验证表明，相比8种现有算法而言，该方法可以取得更好的检测率和虚警率，其平均耗时仅为某些多尺度算法的1/3~1/2左右。     

基于改进LCM的红外小目标检测算法

如何在复杂背景和低信杂比条件下准确检测到小目标对于精确制导武器的发展和红外预警等具有重要意义。为了在复杂背景条件下提高图像信杂比并有效地检测出小目标,提出一种基于中心域与邻域灰度对比度的红外小目标检测方法。通过计算输入图像的对比度图和显著度图,提高了目标对比度同时抑制背景杂波;在此基础上自适应设定阈值分离出小目标。实验结果表明:与传统LCM（Local Contrast Measure）方法相比,所提出的方法能够取得更高的检测率和较低的虚警率,尤其是对于复杂背景下的弱小目标检测,相对于对比算法,优势更明显。     

基于双核判决的红外小目标检测方法

复杂背景下红外小目标检测与跟踪是红外目标探测系统的核心技术之一。为了准确检测与跟踪空中多个小目标,针对复杂背景下单帧检测虚警率偏高,导致帧间检测计算量大的问题,提出了一种基于双核判决的小目标检测算法。首先根据目标、背景及噪声的不同灰度特性,利用Robinson滤波器结构,设定背景区域和小目标区域,更为真实的表现背景与小目标的区域分布;然后计算外核目标与背景在四个方向上的对比度及内核目标区域内的相似度,若双核度量同时达到设定阈值条件,则判定为真实目标点,这样消除背景边缘及噪声的影响,减少目标检测虚警。实测数据表明,与传统的高通滤波法、Top-hat算法相比,该算法能在单帧检测上更有效检测出小目标,抑制背景边缘和噪声点,提高抗噪能力,降低虚警率,增强帧间目标的检测识别率,能大大减少序列图像间目标检测与跟踪的计算量。     

用于无人机探测系统的红外小目标检测算法

为了解决无人机探测系统中目标检测算法在不同场景下适用性差、虚警率高的问题,采用可应用于不同复杂背景的红外小目标检测算法,设计了一种基于现场可编程门阵列与数字信号处理器架构的无人机探测系统。首先利用双边滤波算法平滑背景,保留目标区域边缘;再使用改进的多尺度顶帽算法进行目标增强和背景抑制,来提高目标区域与周围区域的差异对比;最后使用基于最大值和平均值的自适应阈值分割方法提取目标。结果表明,实验测得系统的检测率为98.15%,整体时延为33.33 ms,与现有典型红外小目标检测算法相比,该算法的信噪比增益和背景抑制因子分别平均提高6.8倍和7.44倍,有效地抑制了背景,增强了目标。该算法能有效解决复杂背景下的红外小目标检测问题,对提高无人机探测系统在不同场景下的适用能力与检测能力是有帮助的。     

采用反向局部多样加权对比度检测的红外小目标检测

具有高检测率、低虚警率和高检测速度的单帧红外弱小目标检测是一项艰巨的任务,因为目标通常很小且暗淡,并且存在不同类型的干扰,例如高亮背景,复杂的背景边缘和高亮度像素级的噪声点（PNHB）。基于HVS的单帧检测算法通常可以实现比传统算法更好的性能,但是,对于基于HVS的算法,如何定义局部对比度的公式是关键问题之一,直接决定算法的性能。到目前为止,研究人员尚未就如何定义局部对比度达成共识,并且已经提出了许多局部对比度定义。现有算法如比值型和差值型的局部对比度算法,不能有效增强真实目标的同时抑制所有干扰,仅以周围区域为背景,而没有考虑周围背景本身的多样性,这些算法浪费了可用于进一步抑制复杂背景的局部多样性信息。提出了一种多尺度比差联合局部对比度检测算法（MRDLCM）。它可以结合比值型和差值型算法的优点,因此可以抑制所有类型干扰的同时增强不同大小的真实目标,且不需要任何预处理。此外,提出了基于反向局部多样性（RLD）的权重函数,该函数利用局部周围区域的局部多样性进一步抑制复杂背景。实验结果表明,所提出的MRDLCM_RLD算法相对于现有算法在检测率和误报率上具有有效性和鲁棒性。此外,该算法具有并行处理能力,对于提高检测速度非常有效。     

基于背景抑制的改进Top-Hat红外小目标检测方法

针对红外小目标在背景较为复杂时边缘模糊不易被检测、虚警率高等问题,提出了一种基于SUSAN背景抑制的改进Top-Hat的检测方法。该方法先将原图像做SUSAN背景抑制,再对抑制后图像做开运算,最后将开运算结果与原图像做比较并分别赋值得到结果图像。为了验证改进Top-Hat方法的优越性,在图像做完背景抑制后分别做传统Top-Hat处理与改进后的Top-Hat处理,并对其结果进行了对比。结果表明,所提算法能够大大提高复杂背景下红外小目标的检测概率,有效地减少伪目标数量,即降低了虚警率。     

复杂背景下的红外探测虚警抑制方法研究

虚警抑制是红外小目标检测系统中的重要任务之一,在复杂场景下,存在着大量与目标灰度特征相似的干扰易被识别为虚警,现有方法难以准确、高效地区分目标并滤除虚警。本文提出了一种基于目标相对运动推理法的高鲁棒性红外虚警抑制方法,通过对上报目标进行运动信息提取,并分析目标间的相对运动关系,以构建运动信息匹配表,最终根据运动信息匹配结果进行投票信息选择,以滤除上报信息中的虚警。在8种包含虚警的复杂场景下进行了实验,包括背景相对相机静止目标移动的场景、目标相对相机静止虚警移动的场景、相机画面剧烈抖动的场景以及所有检测目标均为虚警的场景。实验结果表明,本文提出的方法在以上场景中都能够准确滤除虚警,同时可以在所有候选目标均为虚警的场景下保持虚警率为0。基于相对运动推理的方法可以实现复杂场景中的虚警抑制,在不同场景中表现稳定、快捷、滤除率高。     

受昆虫视觉启发的多光谱遥感影像小目标检测

现有多光谱遥感影像目标检测算法大多依赖于结构化背景模型和先验信息,背景复杂化和先验信息匮乏将导致高虚警率的检测结果。受昆虫视觉系统中小目标检测神经元的启发,跳出传统研究思路,提出多光谱遥感影像小目标仿生检测模型及相应的目标检测方法。该方法利用神经元非线性滤波特性对突变信号的敏感性,在局部区域内通过背景纹理抑制和目标边缘增强实现目标检测。实验结果表明该方法在高复杂度背景条件下获得较为稳定的低虚警率检测效果。同时该算法可以较好地平衡背景复杂度和空间分辨率之间的矛盾关系,相比现有检测算法还具有原理简单、易于实现等特点。     

基于IHBF的增强局部对比度红外小目标检测方法

针对非均匀背景下红外小目标检测率低的问题,本文引入人眼视觉系统对比度机制,提出一种基于改进高提升滤波（improved high boost filter,IHBF）的增强局部对比度红外小目标检测方法。首先,根据小目标的频域特性,通过IHBF运算提升高频信号同时,剔除含有背景的低频信号;然后,提出增强局部对比度方法构建比差联合形式的算子,进一步增强目标与背景间的对比度,获得最优显著图;最后,采用自适应阈值分割技术获取真实目标。仿真结果表明:相对于现有的局部对比度算法,所提方法在检测率、虚警率等方面更具优势,是非均匀背景下检测红外小目标的一种有效方法。     

基于风险估计的弱小目标恒虚警检测

复杂背景下的红外弱小目标检测是目标探测领域的一个难题。为了有效抑制复杂背景的干扰,降低复杂背景所带来的虚警,提出了一种基于风险估计的恒虚警检测方法。首先,分析了背景分布的统计方法,对传统的正态分布统计方法予以改进,对滤波后的图像做局部灰度的分布统计,从而更准确地描述背景图像的分布规律。然后,在传统的恒虚警算法中加入风险估计,将背景复杂度作为风险估计判断依据,利用风险估计自适应调整分割阈值,从而达到抑制背景干扰、减少虚警和误判的目的。最后,实验结果表明:该算法可以显著减少复杂背景造成的虚警,并保证能够有效探测出弱小目标。     

空/时对称阵列雷达非高斯杂波背景下多秩距离扩展目标检测方法

针对多通道阵列雷达从实际杂波中检测目标场景,该文提出了一种面向多通道阵列雷达非高斯杂波背景的多秩距离扩展目标检测方法。首先,利用秩大于1的子空间矩阵和相应距离单元的坐标向量,建立了多秩距离扩展目标模型;然后,利用雷达接收单元空间或时间中心对称探测场景下杂波协方差矩阵的反对称结构信息,通过酉变换,采取广义似然比、Rao、Wald检验准则,构建待解参数小样本估计策略,设计了面向非高斯杂波背景的多秩距离扩展目标检测方法。最后,通过理论推导证明了所提检测方法相对于杂波协方差矩阵具有恒虚警特性。基于仿真数据和实测数据的实验结果表明,所提检测方法能够保证对杂波协方差矩阵具有恒虚警特性,此外,相较于现有检测方法,所提检测方法提升了小训练支持的目标检测性能,并且在导向矢量失配条件下,有效地改善目标检测的稳健性。      

基于改进加权增强局部对比度测量的红外小目标检测方法

红外弱小目标检测技术是红外搜索与跟踪系统的重要组成部分(IRST)。一般来说,在复杂背景环境下,红外弱小目标检测往往会有高虚警率和低检测率的问题。为了解决这一问题,提出一个改进的加权增强局部对比度测量（IWELCM）检测框架,具有重要意义。首先,通过将局部对比度机制与信杂比(SCR)的计算相结合,提出一个增强的局部对比度测量方法,在增强图像中疑似红外弱小目标区域的同时也提高图像的SCR。其次,通过利用红外图像中弱小目标的特性,以及目标与周围背景的统计差异,提出一个改进的加权函数来进一步增强目标和抑制背景。最后,采用一个自适应阈值分割的方法去获取检测的目标。在不同场景的数据集上的对比实验表明,与七种现有流行的方法相比,提出方法在复杂背景下能够有效地从干扰对象中提取真实的红外弱小目标,具有更好的检测性能。     

基于特征显著性融合的红外小目标检测

复杂背景下的红外图像通常存在信噪比低、邻近像素灰度变化不明显以及易被杂波信号和噪声干扰的特点,导致红外小目标检测困难。为解决上述问题,提出一种基于特征显著性融合的红外小目标检测算法。首先,在空间域中利用目标与其局部背景灰度差异来计算得到灰度显著图,在频域中结合谱残差计算得到背景抑制后的频域显著图;其次,将灰度显著图和频域显著图归一化后通过哈达玛乘积相互融合;最后,通过自适应阈值分割并使用Unger滤波器剔除较小的噪声点,从而提取出目标区域。实验结果表明,所提算法对图像的信噪比有了数十倍的提升,对背景抑制效果显著,并有着检测率高和虚警率低的优点,是一种有效的小目标检测算法。     

双邻域差值放大的高动态红外弱小目标检测方法（特邀）

针对现有红外弱小目标检测方法背景抑制不充分、计算复杂度高,导致红外侦察预警系统虚警率高、响应速度慢的问题,提出一种基于双邻域差值放大的高动态红外弱小目标检测方法。首先,分析真实红外图像中目标与邻域的均值特性;然后,计算出目标区域与内外双层邻域的差异,从而提升亮、暗弱小目标的局部对比度并抑制复杂背景和噪声;最后,利用自适应阈值分割算法获取目标的位置。针对信杂比增益和背景抑制因子难以客观评价红外图像序列的目标增强和背景抑制性能的问题,提出一种目标轨迹显著图评价方法,有效评价红外图像序列目标检测性能。实验结果表明:与同类检测方法相比,该方法的信杂比增益与背景抑制因子分别提高了12%与10%,运行时间约缩短了34 ms,是一种有效可行的高动态红外弱小目标检测方法。