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。     

联合NSCT和SVD方法的红外弱小目标复杂背景抑制

复杂背景抑制是天基红外预警系统中红外弱小目标探测技术的一个关键环节。为降低复杂背景下杂波干扰,提高目标检测精度,利用非下采样轮廓波变换(NSCT,non-subsampled contourlet transform)的多尺度分解及多方向分解特性以及图像矩阵奇异值分解(SVD,singular value decomposition)不同奇异值代表图像不同能量信息的特点,提出了联合NSCT和SVD的红外图像背景的抑制方法。首先依据非下采样轮廓波变换思想对红外原始图像进行多尺度多方向分解,得到与原始图像同样大小的不同尺度和不同方向上的子带图像,然后,利用奇异值分解的中序部分奇异值调整各子带图像矩阵系数以区分目标和背景杂波,最后对调整后各子带系数组成的矩阵施加NSCT逆变换,最终获得抑制背景处理后的图像。对比实验表明,该方法能够在低信噪比环境下有效抑制复杂背景及边缘,突显目标,降低虚警率。     

基于奇异值分解的红外弱小目标背景抑制

复杂背景的抑制是红外弱小目标检测技术的一个难题.为解决这个问题,提出了基于奇异值分解的背景抑制算法.从矩阵的角度出发,通过对原图像进行奇异值分解,将包含弱小目标信息的图像矩阵分解到一系列奇异值和奇异值矢量对应的子空间中,然后通过定义的偏差指数所确定的有效的奇异值来重构图像,从而达到背景抑制的目的.与二维最小均方误差算法比较,实验结果显示,该算法对红外弱小目标复杂背景从主观视觉和数值指标都具有良好抑制效果.     

SVD和顶帽变换在舰船检测中的应用

提出了一种奇异值分解和顶帽变换在舰船检测中的应用方法.该方法利用了奇异值分解重构技术来抑制斑点噪声,同时通过使用项帽变换技术去除背景不均匀并提升目标的信杂噪比.奇异值分解重构去斑算法先对图像进行奇异值分解,然后经验选取一定数量的大特征值及其对应的特征向量进行重构图像,在尽量保持原图像中目标边缘信息的条件下可以有效地去除斑点噪声,同时海杂波区域得到了平滑;顶帽变换则有效地补偿了海浪带来的局部不均匀的背景亮度,提高了图像的信杂比,有利于目标的检测.仿真结果证明了算法的有效性.     

奇异值分解带通滤波背景抑制和去噪

针对可见光图像弱小目标检测中的背景抑制和去噪问题,提出了奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)带通滤波新方法.首先分析了图像奇异值与目标、噪声和图像背景的关系,结果表明奇异值的高序部分更多地反映图像噪声,中序部分更多地反映目标性质,而低序部分更多地反映图像背景.以此为依据提出了SVD-I型和SVD-II型两种带通滤波器,并给出了奇异值曲线转折点法和门限准则法两种滤波器参数确定方法.实验表明SVD带通滤波能有效抑制图像背景,去除噪声,进而提高弱小目标的信噪比.     

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。     

采用马尔可夫自回归模型的红外杂波时空域融合抑制

背景杂波抑制是红外传感器目标探测的关键技术。针对序列红外图像,基于马尔可夫自回归模型建立统一的时空域表达式,据此进行背景杂波的时空域融合抑制。首先,利用改进的方向中值滤波实现背景杂波的空域初级抑制;其次,利用恒虚警初检测提取出残余的强杂波干扰点作为样本点集;最后,根据最小均方残差准则通过奇异值分解估算统一模型参数,进而对空域滤波结果进行自适应时空域融合抑制,进一步提高图像的信噪比。通过大量仿真实验对比了算法的抑制效能,并对抑制后的残差特性进行了详细分析。仿真结果表明:该算法相比维纳滤波、形态学滤波等方法具有更好的性能。     

港口背景下红外运动目标的一种检测方法

为了解决港口背景下红外运动目标检测中受背景干扰带来的误分割和误跟踪问题,提出了一种基于港口背景抑制和光流检测的红外运动目标检测方法。首先,通过对小波分解图像进行OTSU分割,得到天水线区域。然后使用多级滤波确定序列图像中港口背景的抑制基准点,并根据这些背景抑制基准点实现序列图像的港口背景抑制。最后,运用光流预测实现红外运动目标检测。通过对实际港口背景红外图像进行背景抑制和红外运动目标检测的实验,验证了所提方法的可行性和有效性。     

天空红外图像非平稳背景的小波域抑制

对空红外小目标图像中的噪声、目标和非平稳背景都具有高频成分,加上非平稳背景灰度值的不连续性使得传统的频域和空域滤波方法无法很好的兼顾背景抑制和目标信息的有效保护。利用图像经小波分解后,非平稳背景与小目标小波系数的差异,提出使用反向阈值收缩后重构图像的方法,在抑制背景的同时,有效保护目标信息。以信噪比增益为评价标准,通过仿真讨论了小波分解层数和阈值的选择,验证了方法的有效性。实验结果说明,新方法能为进一步的检测和识别打下坚实的基础。     

奇异值分解域差异性度量的低景深图像显著性目标提取方法

针对低景深图像(DOF)目标提取过程中,容易出现目标提取不完整或背景被误识为目标等现象,该文提出一种奇异值分解 (SVD)域差异性度量的低景深图像目标提取方法。先对低景深图像进行高斯模糊,以图像中每一个像素点为中心,利用滑动窗口分别截取模糊前后图像上相同位置的图像块并进行奇异值分解,再构造两奇异值之间的差异特征向量,针对此向量定义低中高全频段信息加权的差异性度量算子,计算对应像素点的显著性特征值,逐像素处理得到显著性结果图并进行阈值化处理,实现低景深图像目标的有效提取。对大量低景深图像进行处理,并与几种现有方法进行比较,提出方法的F度量值最大可提高54%,平均绝对误差减少76%～87%,可完整提取目标并有效去除背景,具有较强的可靠性。     

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。     

基于奇异值分解图像压缩算法的研究

提出了一种奇异值分解（SVD）的图像压缩算法,该算法通过对数字图像矩阵进行奇异值分解,将一幅图像转换成包含几个非零值的奇异值矩阵,实现图像压缩,便于图像的储存和传输。MATLAB仿真分析表明,矩阵的奇异值分解压缩方法具有较好的压缩性能,有效提高了压缩比。     

An effective SVD-based image tampering detection and self-recovery using active watermarking

In this paper, an effective tamper detection and self-recovery algorithm based on singular value decomposition (SVD) is proposed. This method generates two distinct tamper detection keys based on the singular value decomposition of the image blocks. Each generated tamper detection and self-recovery key is distinct for each image block and is encrypted using a secret key. A random block-mapping sequence and three unique optimizations are employed to improve the efficiency of the proposed tamper detection and the robustness against various security attacks, such as collage attack and constant-average attack. To improve the proposed tamper localization, a mixed block-partitioning technique for 4×4 and 2×2 blocks is utilized. The performance of the proposed scheme and its robustness against various tampering attacks is analyzed. The experimental results demonstrate that the proposed tamper detection is superior in terms of tamper detection efficiency with a tamper detection rate higher than 99%, security robustness and self-recovery image quality for tamper ratio up to 55%.     

基于时空域滤波的红外弱小目标背景抑制

在红外成像探测系统中,对红外图像背景进行有效的抑制是准确检测出弱小目标的前提条件.基于目标在空域局部灰度稳定和时域运动连续的约束,提出了一种基于时空域滤波的红外弱小目标背景抑制新方法.首先,利用引导滤波保存图像细节和时域偏微分方程提取图像中突变区域的优势,实现对图像空域与时域中平稳和强起伏不同特征复杂背景进行抑制处理;然后,将时空域背景抑制结果利用相与操作算子处理完成对高度类似弱小目标信号的剔除;最后,为恢复前期抑制结果中丢失的目标信息,利用时空域融合结果作为引导图像进行进一步优化处理,得到最终背景抑制结果.仿真实验采用两组低信杂比运动弱小目标红外图像序列进行方法验证,并将该方法与几种背景抑制方法进行了比较,实验结果表明:该方法无论从主观视觉还是客观评价指标上均优于其他几种方法.     

基于最恰对比度显著性分析的红外弱小目标检测方法

针对红外图像弱目标检测困难的现状,提出一种基于最恰对比度显著性分析的红外弱小目标检测方法,在滑动窗口中采用了非线性处理技术对图像进行处理,避免了传统的显著度分析算法处理图像时在景像边缘处产生的显著度值干扰问题,同时不影响在目标区域对目标的提取能力。进行了大量的半实物仿真实验,结果表明,虽然提出的方法在背景抑制因子中未明显提高,但在均值信噪比和信噪比增益两个指标中对目标检测性能明显增强。在图像处理后的三种方法视觉对比图中,效果最好。     

基于K-均值聚类的SVD杂波抑制算法

针对强地物静止杂波及慢速杂波严重环境下,慢速运动目标被淹没其中而无法有效检测的问题,本文设计了一种基于K-均值聚类的SVD杂波抑制方法。该方法对回波信号矩阵进行奇异值分解,依据回波信号特性,得到相应的奇异值谱分布,以及奇异向量的空间相关性和平均多普勒频率三个统计量特征,然后基于这些特征采用K-均值聚类算法对各奇异分量进行聚类,无需人为设定阈值参数估计杂波基,可以自适应确定杂波子空间所对应的奇异向量,最后通过正交子空间投影来抑制回波信号中的杂波成分。实验结果表明,该方法在低信杂比条件下相比于传统子空间方法,能够得到较好杂波抑制效果。     

基于奇异值分解的自适应模板更新研究

研究了基于奇异值分解的图像匹配和目标跟踪问题。由于图像的奇异值特征具有良好的稳定性,可以将奇异值当作一种有效的代数特征来描述并表征图像。根据所定义的奇异值缩放不变量提出了一种基于奇异值分解的模板更新算法。在算法中,根据奇异值向量的缩放不变特征来度量当前模板内的目标信息,然后根据所定义的置信度自动计算更新后所需的模板大小,从而使更新后的模板更有效地包含目标。试验表明：提出的模板更新算法在序列图像的目标跟踪中具有较好的实用性。     

基于奇异值分解的空域海杂波抑制算法

为实现对高频地波雷达(high frequency surface wave radar, HFSWR)一阶海杂波谱中目标的检测,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition, SVD)的空域海杂波抑制算法（简称空域SVD算法）. 空域SVD算法是利用海杂波较强的相关性,将邻近距离单元作为参考,对其阵列协方差矩阵进行SVD,估计空域的海杂波子空间和噪声子空间;再利用子空间的正交性,从阵列回波信号中去除其在海杂波子空间的投影分量,达到在空域抑制海杂波的目的. 该方法与现有的空域海杂波抑制方法相比,不需要预先知道海杂波的方位,利用阵列协方差矩阵的SVD来估计子空间,使得子空间的估计比较容易且准确,提高了输出信杂噪比(signal to clutter plus noise ratio, SCNR),有利于目标的检测.     

一种新的自适应数字水印算法

为了提高数字水印抗击各种图像攻击的性能和保持图像的稳健性和不可见性,提出了一种基于离散小波变换(DWT),SVD(singular value decomposition)奇异值分解水印图像和原始载体图像的离散余弦变换(DCT)的自适应水印嵌入算法,主要是将水印图像的两次小波变换后的低频分量潜入到原始图像分块经过SVD分解的S分量矩阵中,同时根据图像的JPEG压缩比的不同计算各个图像块的水印调节因子。实验证明该算法在抗击JPEG压缩、中值滤波、加噪等均具有很好的鲁棒性,嵌入后的图像的PSNR达到38,具有良好的视觉掩蔽性