一种改进GMM-MRF模型的海上红外目标检测

目前海上目标检测已在民用和军事领域得到广泛的应用.由于海水波动大、目标成像面积少、特征不显著等特点增大了目标检测难度,为了消除上述的问题,首先提出了一种基于混合高斯-马尔科夫随机场目标检测模型,该模型利用所提出的混合高斯模型自适应调节学习率来抑制动态背景的干扰.然后,利用混合高斯模型对红外图像所计算的结果作为马尔科夫随机场的观测值,建立了马尔科夫随机场模型,可以解决混合高斯模型存在的不足.实验结果表明,本文的方法能够取得良好的检测效果.     

一种改进的基于单高斯模型的红外异常目标检测算法

基于单高斯模型的红外异常目标检测算法是一种常见的能自适应更新背景模型的检测算法.该算法对各个像素的输出响应进行高斯建模,通过设定的阈值确定目标像素点是否为前景像素点,从而达到检测的目的.本文在单高斯模型的基础上,提出一种改进的异常检测算法,该算法利用奈曼-皮尔逊准则选取最佳阈值,克服了根据经验值选取阈值的局限性,为最佳...     

基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模

针对海面场景长波红外偏振特性建模问题,文中根据表面微元双向反射分布函数BRDF,对物体表面偏振效应进行了分析,并结合红外发射效应和红外反射效应的综合作用,提出了一种长波红外偏振度计算模型.该模型有效描述了偏振度和物体自身红外发射值、红外反射值以及探测角之间的关系.利用Radtherm IR软件对海水辐射、大气辐射与舰船目标辐射进行计算,结合本文构建的偏振度计算模型,仿真了不同时间段内、不同观测角度下海面背景和舰船目标在长波波段的偏振度变化规律.通过仿真数据与实际测量数据的对比分析,结果表明两者具有较好的拟合度,验证了该模型对于海面场景偏振度计算的有效性.     

基于滑动窗的混合高斯模型运动目标检测方法

在复杂场景下,传统混合高斯模型能较好地检测出运动目标,但随着时间的推移,模型参数收敛缓慢且难以适应场景中真实背景的实时变化,从而导致运动目标的错误检测率增加。该文利用滑动窗技术的短时历史记忆特性,提出一种新颖的基于滑动窗的混合高斯模型运动目标检测方法,该方法弥补了传统混合高斯背景模型不能及时形成新背景的缺点,提高了运动检测的完整性,并进一步降低了算法对场景光照变化的敏感性。多场景下的对比实验结果表明,该方法能更准确、完整地检测出运动目标并具有更好的环境适应性。     

基于Wiener滤波的小目标检测方法

红外云背景中小目标检测是红外成像技术的一种典型应用。为了检测红外云背景中的弱小目标，分析了背景特性，建立了红外场景模型，提出了一种基于Wiener滤波的自适应背景抑制方法。经过去除虚假目标和目标分割，再利用目标运动的连续性和规则性进行目标检测和跟踪。对包含了仿真目标的红外云背景图像序列进行了实验，结果表明，该方法能够有效地从信噪比为2．0的背景中检测到小目标。     

一种自适应调整K-r的混合高斯背景建模和目标检测算法

针对非平稳背景下的复杂场景,该文提出一种自适应调整K-r的混合高斯背景建模和目标检测算法。该方法利用混合高斯模型(GMM)学习每个像素在时间域上的分布,构建自适应调整高斯分量K的方法,并针对不同情况,对描述像素的高斯分量数进行增加、删除或合并;在此基础上,模型参数更新式中引入了两个新的参数,能够根据实际情况自适应调整r值,使得背景建模和目标检测能够准确实时地随像素变化而变化,从而减少了运动目标信息的损失,提高了算法的鲁棒性和收敛性。实验表明,该算法在有诸多不确定因素的序列视频中能够迅速响应实际场景的变化,实现自适应背景建模和准确的目标检测。     

基于高斯模型的运动目标检测方法研究

提出了一种改进的基于单高斯背景模型运动目标的检测算法。该算法用四帧差分法确定运动目标区域,用单高斯模型对背景进行更新,然后通过(r,g,I)特征空间去除阴影,从而提取运动目标。实验结果表明,该算法能在变化的场景中对背景进行实时更新,能快速检测出运动目标,算法的运算量小。在室内环境和背景较为稳定的室外环境中都具有较好的应用价值。     

基于频率调制的红外舰船显著性检测方法研究

针对海面背景下的红外舰船目标检测,改进了一种基于频率调制的显著性检测方法。首先,利用高斯高通滤波器对红外图像进行处理,抑制海杂波影响;然后,利用频率调制的显著性方法检测舰船目标。结果表明,利用本文的方法检测红外舰船时目标较完整,得到的显著图分辨率高。该方法能满足实时性的要求。     

复杂背景下红外人体目标检测算法研究

红外图像信噪比和对比度较低、缺乏颜色纹理信息、目标周围有光晕效应、边缘模糊,这些缺点对红外图像中人体目标检测提出了挑战.本文对复杂环境下红外图像序列中运动人体目标检测技术进行研究.首先采用基于改进的混合高斯模型(Gaussian mixture model,GMM)的背景减除法对人体目标进行分割,通过多个带有权值的高斯过程来描述复杂变化的背景,对模型个数、权值、学习率进行更新.然后对分割得到感兴趣区域(Region of interest,ROI)采用融合边缘方向累加和特性的梯度方向直方图(Accumulation of oriented edge and histogram of oriented gradient,AOE-HOG)进行特征描述,利用支持向量机(Support vector machine,SVM)实现对人体目标分类检测.实验表明,本文算法能够在复杂场景下正确检测出人体目标,对于多目标距离较近甚至有部分粘连的情形,也具有较好效果.     

红外序列图像中基于形状的人体检测

对红外序列图像中的人体检测问题进行了研究,提出一种新的人体检测方法.首先采用自适应高斯混合模型对序列图像中背景进行建模,在准确分割出前景运动目标的基础上,提出了一种新的人体形状表达模型,充分考虑了多个人体发生粘连或互相遮挡的情况,并用亮度投影的方法对其进行分离;以人体表达模型作为输入向量,构建支持向量机(SVM,Support Vector Machine)对人体进行分类判别.不同红外视频序列的检测结果表明了所提出算法在单个人体和多人体情况下均具有较好的鲁棒性和可行性.     

基于区域定位与轮廓分割的红外目标检测

红外图像受随机噪声干扰严重.传统的基于高斯混合模型的检测算法检测得到的红外目标受虚假轮廓影响,不易准确辨识.为了准确识别红外目标,采用了一种基于脉冲耦合神经网络和高斯混合模型的红外目标检测算法.首先利用高斯混合模型定位红外目标区域的位置,然后利用基于空间信息的分水岭算法得到闭合区域,再利用基于脉冲耦合神经网络的分割算法剪切其虚影,最终检测到完整的运动目标.结果表明,该方法能够消除在传统方法中产生的虚影现象,得到精确的红外运动目标.通过比较,实验结果优于传统方法.     

基于统计的灰度视频自适应背景建模算法

针对灰度视频的目标检测依赖先验知识、召回率低以及单一算法无法同时兼顾静态与动态背景等问题,提出一种基于统计的背景建模算法。该算法无需先验知识,根据统计信息可以准确区分静态背景和动态背景,并采取不同的检测策略提取目标。对于静态背景,采用改进的三帧差分法自适应设置阈值,可以保证较高的召回率。对于动态背景,采用改进的概率密度估计法可以有效降低虚警率。采用所提算法对光照变化以及阴影进行处理,可以进一步提升算法的性能。在公开数据集与实际采集红外数据进行验证实验。实验结果表明,所提算法在多种场景中处理灰度视频的结果比其他传统算法好,在保证准确率的同时可以极大地提升召回率,并且有效提高目标的完整性。     

基于方向梯度直方图和局部对比度特征的海面背景红外图像分类

在复杂多变的海面环境下,应用红外成像技术对海面中小目标进行搜救时,为有利于后续针对不同场景的目标处理,有必要对采集的原始图像进行分类处理。根据不同的环境条件,将海面红外图像分为五类场景。从两个方面对训练集图像进行特征提取,一个是通过高斯滤波将图像分为基础层和细节层,然后使用改进的方向梯度直方图（HOG）方法提取特征;另一个是提取图像的局部对比度得到局部特征。将提取的特征向量融合并输入到分类器中,使用支持向量机（SVM）对测试集图像进行分类。文章使用了HOG和局部对比度方法（LCM）结合的新特征描述符对海面红外图像的场景进行分类,与其它方法相比,结果表明改进方法的准确率达到96.4%,体现了可行性和有效性。     

基于熵图像和隶属度图的高斯混合背景模型

经典的高斯混合背景模型中,高斯分量的个数是固定的,近邻像素间的相关性也没有被考虑。作为对这种模型的改进,该文利用熵图像来度量背景像素亮度分布的复杂程度,进而给出了根据熵图像为各像素选择高斯函数个数的方法,在保证检测精度的前提下节约计算资源;并利用隶属度来表示像素属于背景的可能性,通过融合各像素邻域的局部信息来对其进行有效的分类,使得分类决策的结果更可靠,而计算量却增加不多。多种真实场景下的实验证明了这种算法在计算速度和精度上的良好性能。     

海面杂波模拟

首先推导了特定海情下海杂波的平均雷达截面积,然后讨论了海杂波的幅度起伏模型,并给出了一种产生服从对数正态分布随机序列的算法。海杂波的功率谱模拟通常采用的是高斯模型,这与实际情况有所出入,所以采用频域取样法对模拟序列进一步处理,产生即具有特定概率分布,又具有所要求的功率谱的海杂波模拟序列。     

昆虫目标雷达散射截面积特征辅助跟踪算法

害虫迁飞具有规模大、突发性强的特点,会导致病虫害异地大爆发,粮食产量下降,造成重大的经济损失。昆虫雷达是监测迁飞性害虫的一种有效手段。昆虫目标的雷达散射截面积(RCS)较小,回波能量弱,在保证高检测率的同时会带来高虚警率问题,进而导致在目标跟踪的数据关联环节,易受虚假量测的影响出现关联错误。幅度特征辅助跟踪算法利用目标与噪声点迹的幅度差异,可以有效提高目标与噪声的识别度,改善跟踪性能,但是其需要已知目标的RCS起伏模型作为先验信息来计算幅度似然比。因此,该文基于Ku波段高分辨昆虫雷达外场实测昆虫回波数据,分析了昆虫目标的RCS起伏特性,得出Gamma分布可以较好地拟合昆虫目标的RCS统计分布,并将其作为先验信息,推导出Gamma起伏目标在高斯白噪声背景下的幅度似然比。通过在不同信噪比、不同量测噪声及不同起伏模型参数下的仿真结果及性能指标分析,验证了相比于概率数据互联滤波算法(PDAF)算法,目标RCS特征辅助的跟踪算法可以有效提高昆虫目标的跟踪精度。      

基于改进高斯混合模型的红外人体目标检测方法

针对高斯混合模型在阴影不显著情况下,容易把随光线突变而变化的背景像素点当作前景目标从而造成目标误检的缺点,提出了一种基于改进的高斯混合模型的红外人体目标检测方法。该方法引入边缘检测信息增强红外人体目标检测效果。首先,该算法利用Canny边缘检测来提取人体目标的边缘信息。然后,以此对每个像素建立高斯混合模型来完成人体目标的检测。实验结果表明,该方法能够有效消除光照突变所产生的阴影影响,提高了检测的准确性。     

远距离监视激光雷达动目标快速检测

激光雷达具有全天候工作、探测精度高、有效探测距离远、易获得三维信息等特点,但工作在远距离模式时,目标点云比较稀疏。当前便携条件下,基于深度学习的算法在激光雷达点云数据直接目标识别时,实时性和成功率尚不能达到远程监视实际工程的要求。针对实际工程中利用激光雷达检测运动目标进而实时引导高分辨率相机的需求,采用基于变化的检测方法,对远距离条件下激光雷达的运动目标检测方法进行了研究,利用点云数据的距离信息,给出三维单高斯模型和三维高斯混合模型检测动目标的过程和方法,提出了利用杂波图恒虚警率检测法处理点云数据的方法。实验表明,与二维图像动目标检测方法相比,三维单高斯模型法会很大程度提高检测准确性,降低虚警率,但仍然存在较高虚警率。为适应复杂三维场景,采用基于三维高斯混合模型的方法进一步降低了虚警率,但也降低了检测速度;而杂波图CFAR的方法具有很高的实时性,同时也具有较好的检测性能。     

Fast and accuracy extraction of infrared target based on Markov random field

Infrared images are characterized by small signal-to-noise ratio (SNR) and low contrast thus making it much difficult to achieve accurate infrared target extraction. This paper proposes a fast and accurate segmentation approach to extract targets from an infrared image. First, the regions of interests (ROIs) which contain the entire targets region and a little background region are detected based on the variance weighted information entropy feature. Second, the infrared image is modeled by Gaussian Markov random field (MRF), and the ROIs are used as the target regions while the remaining region as the background to perform the initial segmentation. Finally, by searching solution space within the ROIs, the targets are accurately extracted by the energy minimization using the iterated condition mode (ICM) based on the fact that targets can only exist in ROIs. Because the iterated segmentation results are updated within the ROIs only, this coarse-to-fine extraction method can greatly accelerate the convergence speed and efficiently reduce the interference of the background clutter and noise. Experimental results of the real infrared images demonstrate that the proposed method can extract single and multiple infrared targets accurately and rapidly.     

基于局部灰度特性分析的红外目标检测方法

通过分析由于红外目标的出现引起的红外图像局部区域在灰度均值、方差、三维图形上的变化,分别提出了三种不同的红外目标增强方法。在此基础上,通过搜索局部能量极大值点,确定目标的最大可能位置作为种子点,利用种子区域生长算法,实现目标和背景的分离,最终将目标从背景中提取出来。对大量海空背景下的点、斑点目标图像进行了实验,取得了较好的效果。