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。     

基于加权块对比度的红外小目标检测方法

针对不同背景条件下,红外弱小目标检测信杂比低、虚警率高的特点,重点利用小目标能量接近高斯分布特性,提出一种利用改进的图像局部熵加权多尺度的基于图像块对比度的红外小目标检测方法。首先,计算红外图像中心块和邻域块的均值;然后,计算出中心块和邻域块的均值差异达到凸显小目标、抑制背景噪声的效果,同时计算各个像素点的改进局部图像熵以凸显小目标、抑制形状与小目标大小近似的伪目标以及大面积的干扰物体的角点;之后,利用改进的图像熵加权中心块和邻域块的均值差异值,得到高信杂比、低虚警率的显著度图像;最后,利用自适应阈值分割算法获取目标的位置。实验结果表明,与同类基于human visual system(HVS)检测方法相比,所提方法适用场景更广,特别是在复杂背景下,能达到更低的虚警率、更高的信杂比。     

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。     

空域加权局部对比度的红外小目标检测算法

针对传统局部对比度算法在强杂波背景下,容易引入虚警目标的不足,提出了一种空域加权局部对比度的红外小目标检测算法。首先,利用具有中心激励和侧向抑制性的二维高斯差分滤波器,抑制了原始图像大部分的背景杂波,以提高图像的信噪比;然后,利用目标均值与邻域的中值的比值进行局部对比度测量,再用目标各区域的灰度均值差加权局部对比度,生成目标显著图;最后,对显著图进行自适应阈值分割,检测出真实目标。实验结果表明,与其他几种检测方法对比,该算法不仅具有较高的信躁比增益和背景抑制因子,还具有较高的检测率和较低的虚警率,是一种有效的红外小目标检测方法。     

基于局部对比度机制的红外弱小目标检测算法

针对复杂背景和低信杂比条件下的红外弱小目标检测难题,提出了一种基于局部对比度机制的红外弱小目标检测方法。该方法提出了一个包含中心层、中间层和最外层的3层窗口,可以使用单尺度计算完成不同尺度弱小目标的检测。首先,对中心层引入匹配滤波思想,有针对性地增强真实目标;同时,提出最接近滤波原则,对最外层进行背景估计,以缓解目标靠近边缘时的检测难题;然后,在目标增强结果与背景估计结果之间进行比差联合的对比度计算,达到同时增强目标和抑制背景的目的;最后,通过自适应阈值分割,提取真实目标。实验结果表明,相比现有算法而言,该算法可更好地增强目标、抑制复杂背景,且原理简洁易实现,可有效减少运算量。     

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.     

基于局部对比度测量的红外弱小目标恒虚警检测

鲁棒有效的弱小目标检测算法是光电跟踪系统成功的关键.本文针对空中远距离红外弱小目标检测的实际问题,在人类视觉对比机制基础上提出了一种检测率高、误报率低、处理时间短的红外小目标检测方法.首先,利用基于恒虚警率的Top-hat滤波和自适应阈值操作对原始图像进行预处理,得到疑似目标区域,该步骤可大大减少计算时间,同时保持恒定的虚警概率和可预测的检测概率;然后,定义了一种新颖有效的局部对比度测量算子,并引入图像局部的自相似性计算局部显著图,该过程不仅可以增强图像目标的视觉显著性,同时还可以抑制噪声,提高区域目标的信噪比;最后,在显著图基础上,利用简单的阈值操作就可以获得真实目标.定性定量实验结果表明,本文提出的方法与4种现有检测算法相比,具有更高的检测率、更低的虚警率和更少的检测时间,是复杂背景下红外弱小目标检测的有效方法.     

基于局部对比度的自适应Top-Hat红外小目标检测

Top-Hat的检测性能受限于固定单一的结构元素,导致对复杂背景的抑制能力差。针对该方法的不足,提出两种具有递进关系的改进Top-Hat算法。首先依据小目标与其邻域灰度值差异,改进了Top-Hat变换,提出了一种具有双结构元素的Top-Hat算法,分别为膨胀和腐蚀操作设计了各自的结构元素,并且调整了开运算的运算顺序,以提高对红外小目标的检测性能。在此基础上,又提出一种基于局部对比度的自适应双结构Top-Hat红外小目标检测方法,通过计算局部对比度得到显著图,获得先验信息,自适应地改变双结构元素的大小,利用目标区域及其邻域的灰度值差异来抑制背景和增强目标。与同类方法和非同类方法进行对比实验研究,结果表明,所提基于局部对比度的自适应Top-Hat方法在5种评价指标中均表现突出。     

基于改进顶帽变换的红外弱小目标检测

天空背景下的红外弱小目标检测技术较为成熟,但在近地复杂背景下,红外弱小目标的检测存在准确率不高、虚警目标多、实时性差的问题。针对以上问题,该文提出一种基于改进顶帽变换的红外弱小目标检测算法(OTHOLCM)。该算法采用基于改进顶帽变换的图像预处理算法(OTH),通过对不同灰度值的图像采取不同的策略针对性地处理图像,达到目标增强、背景抑制的效果。并在此基础上,采用基于改进多尺度局部对比度的红外弱小目标检测算法(OLCM),通过针对目标尺寸特点进行尺度设计,使得在保证算法实时性的基础上扩大目标尺寸检测范围。实验证明：OTHOLCM算法可以保证实时性并明显提高目标检测准确率、减少虚警目标数量。与3层模板局部差异度量算法(TTLDM)、基于边角感知的时空张量模型(ECASTT)等先进算法相比,OTHOLCM算法可使真阳性率分别提高近79%, 61%,假阳性率分别降低近77%, 73%,目标检测速度达到每秒25帧。     

基于权重强化局部方差对比的红外小目标检测

针对红外图像中背景与目标对比度低、边缘高亮的问题,提出了一种用于红外小目标检测的局部方差对比测度算法.该算法由局部方差对比测度的计算和权重强化函数的设计两个模块组成:局部区域对比利用目标区域三层图像块模型之间的方差差异突出增强真实目标;权重强化函数的设计是为了能更好地抑制背景杂波,充分考虑了目标的统计特征、目标与其相邻背景的统计差异和背景的统计特征.实验结果表明,该方法在增强小目标和抑制背景杂波方面具有较好的效果,时间较短,鲁棒性好.     

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。     

基于视觉对比度机制的红外小目标检测

复杂背景条件下的红外小目标检测是红外预警、红外搜索与跟踪等系统的关键技术和研究热点之一。针对红外序列图像中弱小目标检测问题,提出了一种基于视觉对比度机制的红外小目标检测方法。该方法首先运用加权高斯差分方法计算出目标显著性图,接着采用模糊控制方式优化参数获取显著性区域,最后通过显著区域与周围区域对比度分析获取真实目标。从实验结果以及和其他方法对比可以看出,所提出方法具有较高的检测率和较低的虚警率,是一种有效的小目标检测方法。     

基于局部熵的红外图像小目标检测

文中采用红外图像的局部熵变化为检测准则,确定红外图像小目标位置,对较大的红外图像目标,局部熵突变发生在目标边缘,用本方法也可确定目标边缘。文章给出了算法的实现过程,最后,用海上红外小目标真实图像进行了实验,得到了满意的结果。     

基于改进SSD的轻量化小目标检测算法

为提高SSD目标检测算法的小目标检测能力,提出在SSD算法中引入转置卷积结构,采用转置卷积将低分辨率高语义信息特征图与高分辨率低语义信息特征图相融合,增加低层特征提取能力,提高SSD算法的平均精准度。同时针对SSD算法存在模型过大,运行内存占用量过高,无法在嵌入式ARM设备上运行的问题,以DenseNet为基础,结合深度可分离卷积,逐点分组卷积与通道重排提出轻量化特征提取最小单元,将SSD算法特征提取部分替换为轻量化特征提取最小单元的组合后,可在嵌入式ARM设备上运行。在PASCAL VOC数据集和KITTI自动驾驶数据集上进行对比实验,结果表明改进后的网络结构在平均精准度上得到明显提升,模型参数数量得到有效降低。     

基于双邻域对比度的红外小目标检测算法

为了解决密集多目标检测中易造成的漏检问题,提出一种基于双邻域对比度的红外小目标检测算法。首先利用峰值搜索算法筛选出候选目标;再通过单尺度3层双邻域窗口遍历候选目标; 最后利用双邻域对比度模型计算候选目标区域的最小灰度对比度,并用对角梯度因子增强对比度和抑制杂波。结果表明,与5种对比方法相比,该方法的背景抑制因子和对比度增益分别平均提高4.7倍和1.8倍,有效地抑制了杂波,增强了目标。该研究能够准确地检测到相互接近的多个目标,对提高复杂背景下的多目标检测精度是有帮助的。     

基于核距离加权的k-最近邻红外小目标检测

城市复杂背景边缘给空中红外小目标检测带来的非线性、非平稳热辐射信号影响严重。在采用k-最近邻分类判别决策的基础上,提出了一种基于核距离加权的k-最近邻红外小目标检测算法。该方法将每个预测窗口内的原始数据核映射到高维空间中进行分类,再对各近邻进行距离加权,遍历图像后得到预测结果。实验结果证明了该方法在抑制背景、增强目标方面都有较好的效果。