改进时空滤波的红外弱小目标检测

为了有效解决动态背景变化导致弱小目标检测率低的问题,文中提出了改进时空滤波的红外弱小目标检测算法。首先在分析红外图像成像特性的基础上,针对目标区、背景区和边缘轮廓区不同梯度特性的差异,提出改进的各向异性空域滤波算法,该算法充分利用空间域的梯度信息来构建不同方向的扩散滤波函数,并结合图像不同特性的梯度差异选取扩散函数值最小的两个方向的均值作为时域滤波结果,以最大限度地保留目标信号;接着为有效增强弱小目标的能量,针对高阶累积量仅利用像元点时域信息来构建能量增强的不足,提出了一种结合时空邻域块的能量增强算法,实验表明,本文提出的算法能有效提升动态场景下的弱小目标的检测能力。     

采用尺度空间理论的红外弱小目标检测方法

为了检测红外场景中尺寸大小变化的弱小目标,针对传统滤波方法中固定大小滤波核对此类特性目标检测表现出的不足,提出一种基于尺度空间理论的红外弱小目标检测方法。首先对弱小目标特性进行分析,提出采用点扩散函数形式的目标模型来描述弱小目标;采用固定自适应邻域的方法对原始红外图像进行预处理,抑制背景杂波,增强目标能量;依据尺度规范化后的拉普拉斯尺度空间对图像不同元素滤波响应的不同,获取图像中的可疑目标,利用可疑目标点与其周围像素的梯度关系得到可疑目标点的中心坐标,并据此得到其在图中的尺寸大小;对每个可疑目标划分一个自适应大小窗口,获取分割阈值,分割出真实目标。实验结果表明,该方法能较好地检测出弱小目标,且具有较低的虚警率。     

基于复杂背景的红外弱小目标识别

为了降低红外图像中弱小目标检测的虚警率,提升图像边缘处理效果,提出一种基于局部对比度联合facet小面模型的红外弱小目标检测改进算法。首先采用高斯滤波去除图像中高斯噪声。然后,利用改进算法进行图像子块遍历,去除图像中可疑的弱小目标。最后,利用facet模型方向导数特征得到不同方向的弱小目标梯度分布,使算法具有良好的边缘处理特性,从而获得待处理图像中真实的弱小目标。实验结果表明,与传统算法相比,改进算法的虚警率最低,大大提高了图像边缘处理效果。     

基于二阶梯度的红外小目标检测方法

为了提高复杂背景下红外图像中弱小目标的检测概率同时降低虚警率,本文提出一种基于二阶梯度的红外弱小目标检测算法。首先基于小面模型采用二维离散正交多项式对原始图像局部灰度分布进行拟合,然后设计二阶方向导数滤波器对图像进行滤波并分解为不同的方向通道,再根据极值定理对不同的方向通道求取极值图像,随后对极值图像进行形态学滤波以增强目标能量并进一步抑制背景杂波,之后对极值图像进行归一化处理并统计其直方图,利用直方图灰度分布选取合适的分割阈值,进行阈值分割后得到二值图像并最终确定目标位置。实验结果表明,该方法在信噪比极低的复杂背景下可准确地对弱小目标进行检测。     

基于时空域融合滤波的红外运动小目标检测算法

针对红外警戒与跟踪系统中的实时弱小运动目标检测问题．提出了一种基于时空域融合滤波的小目标检测算法。算法在空域上利用形态学Tophat滤波抑制背景增强目标．在时域上通过改进的帧间差分方法增强运动目标,时空域处理结果融合分割后,根据目标运动的连续性和规则性．利用相邻帧中可能目标点之间的位置关系判别目标。算法全面考虑到了运动小目标在时域与空域方面的特性,时空域融合增强后可大大提高目标信噪比。通过实际录取的云层背景飞机目标红外数据检测表明,时空域融合滤波方法能更有效地从复杂背景中检测低信噪比运动小目标,减小虚警率．抗噪声干扰能力强。算法易于硬件实现,能够有效地应用于红外搜索与跟踪系统的实时目标检测中。     

基于改进双向扩散滤波的红外背景抑制算法

针对复杂背景下红外弱小目标图像背景抑制难题,提出了一种基于曲面拟合的双向扩散滤波红外背景抑制新算法。采用高斯Facet模型拟合邻域图像曲面,采用综合方向导数梯度(IDDG)算子描述拟合图像的灰度特征,进而对双向扩散滤波进行改进,并将其与IDDG算子相结合,发展出了具有解析形式的改进的双向扩散滤波算法,给出了该算法关键参数的自适应选取方法。与传统的背景抑制算法相比,本文算法对图像灰度特征的描述更准确,并能据此在前向扩散和后向扩散之间自适应地切换,从而实现了在抑制背景杂波的同时增强目标能量,且能够克服传统算法处理椒盐噪声方面的缺陷。理论分析与仿真实验表明,本文算法对包含强纹理结构的复杂背景杂波具有良好的抑制作用和稳健的适应作用,对于信噪比为0.8的图像,可获得21.6的信噪比增益。     

基于时空二维目标描述的红外小目标跟踪

根据红外弱小目标的时空域特性,提出了一种基于时空二维直方图均值移动的红外弱小目标跟踪方法。本文构建了空域分量和时域分量来表示红外弱小目标,形成时空二维图像。当前帧图像包含目标的空域分布信息,因此将当前帧图像作为空域分量;差分图像包含目标的运动特性,反映了目标的时域特性,因此将前后两帧差分图像作为时域分量。利用时空二维目标表示方法,采用均值移动算法进行目标跟踪,同时根据Bhattacharyya系数来更新目标模板。采用实际拍摄的小目标视频来检测本算法,仿真结果显示本算法能稳健的跟踪红外弱小目标,均值移动算法的跟踪精度得到了较大的提高。     

一种新的红外弱小目标检测与跟踪算法

针对低信噪比下红外序列图像中弱小目标的检测与跟踪问题,提出了一种新的基于双边滤波的方法.首先将传统的二维双边滤波扩展为空-时三维双边滤波,由于同时利用了红外序列的空域信息和时域信息,该三维双边滤波能在抑制噪声的同时增强目标和背景之间的对比度.用其实现红外图像的预处理,再用门限分割检测出红外序列中的弱小目标.同时,用序贯蒙特卡洛方法对检测到的弱小目标进行跟踪.实验中,用实际红外序列图像对算法进行了验证,结果表明,在低信噪比下,所提算法能对红外弱小目标进行实时检测和跟踪.     

基于分区动态规划和航迹关联的弱小目标检测

序列图像中低信噪比运动弱小目标的实时检测算法,是精确制导系统中的关键算法之一。提出一种图像序列弱小目标实时检测新算法,采用分方向区间的动态规划算法和二值图像航迹关联检测。通过在动态规划能量累加过程中引入方向限制,减小了噪声轨迹能量积累和目标轨迹能量扩散,提高了算法的目标检测能力。对算法的检测性能进行了仿真实验,结果表明该算法能有效检测深空背景下信噪比大于1.8、运动方向任意、速度不大于1像素/帧的多个运动弱小目标。     

云杂波背景下红外弱小目标的改进检测算法

根据目标和背景的时域特性,建立了不同像素类型的时域模型。提出了一种基于时域廓线的云杂波背景下红外弱小目标的一种改进算法。首先,采用基于时域方差滤波预处理方法,滤除平稳背景;然后采用基于时域廓线的目标检测方法,根据时域剖面线上的拐点值变化,转化为大小相当的正负脉冲来检测目标。理论分析和实验结果表明,文中算法对于不同云杂波背景具有广泛的适应性。     

基于Retinex理论和灰度形态学的红外弱小目标增强方法研究

针对红外弱小目标检测的难点,提出了一种将形态学滤波和Retinex相结合的检测方法.首先采用灰度形态学滤波来对红外图像进行预处理,然后运用Retinex理论对背景进行有效抑制,使图像的对比度和信噪比得到有效增强.该算法用弱小目标的红外图像进行了仿真验证.试验结果表明:该算法可有效的检测出弱小目标,具有检测速度快,抗干扰能力强,易于工程实现的优点.     

基于改进的奇异值分解和形态滤波的弱小目标背景抑制

红外弱小目标的复杂背景抑制一直是弱小目标检测与跟踪的一个难点。提出一种改进的奇异值分解和形态滤波Tophat变换相结合的红外弱小目标背景抑制算法。首先通过奇异值分解得到原红外图像的奇异值矩阵和左右奇异矩阵,然后通过对奇异值进行对数非线性变换,利用优化后的奇异值矩阵进行重构得到增强对比度的红外图像,最后利用形态滤波中的Tophat变换进行滤波达到背景抑制的目的。实验结果表明,该算法能够很好地实现红外弱小目标图像的背景抑制,并能使目标信号得到保存和增强。     

基于联合方向梯度和均值对比度的红外弱小目标检测方法

针对小目标在整幅图像中占比很低,且目标周围存在大量杂波,提出了一种基于联合方向梯度（Associated Directional Gradient,ADG）和均值对比度（Mean Contrast,MC）的红外弱小目标检测算法。该算法由两个模块组成：ADG利用红外弱小目标的高斯分布模型,将单一方向的梯度与一个相邻方向上的梯度相加组成新的联合梯度特征,增强真实目标、抑制背景杂波的同时能够消除高亮边缘对目标检测效果的影响;MC融入方向信息来计算目标的多方向对比度,选用多方向对比度的最小值抑制结构噪声,并将均值滤波的思想引入对比度的计算,抑制背景中的孤立噪声,进一步降低检测的虚警率。在实际红外图像上的实验结果表明,该算法在增强目标信噪比和抑制背景噪声方面,能够取得较好效果。     

一种背景特征空间相关的跟踪算法研究

针对天空背景红外图像弱小、目标可利用信息特征少,采用通常的几何、纹理等目标特征的时域相关性跟踪算法难以实现连续平稳跟踪的情况,提出了一种基于后处理的弱小目标检测跟踪算法,即利用背景特征的空间相关性实现弱小目标检测,结合前后图像帧中目标灰度特征和运动特征的时域相关性实现了弱小目标的连续跟踪。实验结果证明,该算法对天空背景红外图像弱小目标跟踪稳定可靠,实时性好。     

改进特征空间的红外弱小目标背景建模法

为有效去除动态背景对弱小目标信号的干扰,提出改进特征空间的红外弱小目标背景建模法来抑制背景。先采用改进的各向异性滤波算法从空域角度进行滤波以约束图像各个组分的差异,紧接着取连续时间域上多帧滤波后的图像组成一个特征矩阵,借助于主成分分析法进行特征分解,最后将输入图像投影到特征空间上进行背景建模,同时为了适应动态变化的背景,在时域上以一定学习率来更新背景模型。实验结果表明,提出的算法比传统的算法取得更好的背景估计效果,结构相似性SSIM、对比度增益I和背景抑制因子BIF分别大于0.97、15.46和5.25。     

背景自适应的多特征融合的弱小目标检测

针对红外复杂背景下的弱小目标检测难题,提出一种基于背景自适应的多特征融合的复杂背景下弱小目标的检测算法。首先,通过对红外图像进行空域滤波去除孤立噪声点,并利用恒虚警率分割消除大面积平稳背景,获得疑似目标集。然后融合红外图像的背景信息、弱小运动目标的灰度特征、目标与周围像素的方向梯度特征等多个典型特征,消除疑似目标集中的大部分假目标,最后运用运动特征获取真实目标的轨迹,最终实现复杂背景下的红外弱小目标的检测。实验表明:该算法能实现复杂背景下低信噪比的红外弱小目标快速检测,具有检测概率高,算法速度快,鲁棒性好的特点。     

基于多向背景预测的红外弱小目标检测

杂波背景中的弱小目标检测是红外图像处理中的一个重要问题。普通的二维滤波背景预测方法可以用来检测图像中的小目标,但是也存在对复杂场景的适应性差,杂波边缘虚警高的问题。通过分析二维最小均方滤波背景预测算法的方向特性,在对图像四邻域滤波残差进行像素级加权融合后,得到了一种基于多方向融合自适应滤波背景预测的弱小目标检测方法。对构造图像和实际红外云杂波场景中的小目标检测仿真表明,该方法对不同背景适应性较强,在保持目标检测概率的同时显著抑制了杂波边缘虚警,有效提高了杂波背景中小目标的检测性能。      

基于局部二元模式算子的红外弱小目标检测

文中针对在传统红外弱小目标检测中,需要进行背景抑制滤波所带来的图像性质改变和检测速度不理想的问题,提出了一种基于局部二元模式(local binary pattern,LBP)算子的红外弱小目标检测方法.该方法对传统LBP算子进行了改进,使其提取的LBP编码值可以有效地描述红外弱小目标的灰度分布特性,达到了在不进行背景抑制滤波的条件下有效检测弱小目标的目的.结合改进的LBP算子和红外弱小目标灰度的"尖峰"特征,建立了灰度自适应快速扫描机制,有效提高了检测速度,降低了重复告警的出现概率.通过实录红外图像序列检测实验,证明本文方法在检测性能和检测速度方面的有效性和优越性.     

基于多方向梯度和形态学算法的红外弱小目标检测

受多种因素的影响,通常获得的红外图像信噪比低、对比度差,为目标的提取带来一定的困难。在分析弱小目标方向梯度的基础上,结合形态学算法,提出一种新的红外弱小目标检测算法。首先在待检测点四邻域方向上选取4个参考点,根据该方向待检测点与参考点之间的多级梯度特征,确定出潜在目标;然后利用结构元可调节的特性,选择合适的结构元素,通过形态学处理,剔除噪声点并最终确定出目标。实验表明,该算法计算简单,无需预测背景,可在低信噪比图像中有效检测弱小目标。     

基于高阶统计判据的红外弱小运动目标检测

针对红外预警与跟踪系统中的实时弱小运动目标检测问题,在分析红外灰度图像的非平稳高斯特性的基础上,提出了一种基于高阶统计判据的检测算法。先用一个空域的白化去均值滤波器进行空间背景抑制,为下一步时域高阶统计判据建立一个不相关的高斯背景,根据三阶以上的高阶累积量对于高斯随机过程“盲”的原理,用高阶累积量作二元统计判据检测红外图像背景中的运动弱小目标。算法全面考虑了红外灰度图像和目标在时域与空域方面的特性,大大增强了目标信噪比。通过实际获取的大地背景目标红外数据检测表明,此算法能有效地从复杂背景中检测低信噪比运动小目标,虚警率少,抗噪声干扰能力强。算法易于硬件实现,能够有效地应用于红外搜索与跟踪系统的实时目标检测中。