一种基于“熵图”的红外海天目标潜在区域选取方法研究

为后续能更快地识别目标,对一种基于"熵图"的红外海天目标潜在区域选取方法进行了研究。分析了红外海天背景图像灰度值分布特点,引入熵图概念。进一步分析了红外海天背景图像的熵图特点,提出了一种能适当选取海天背景中目标潜在区域的方法。先用半径为R像素的圆形窗口在原始图像上滑动,将窗口中心点的灰度值用该窗口的局部方差加权信息熵替代求取熵图,初步确定海天线区域;对所得熵图再求取一次熵图,以消除天空云层边缘、海平面波浪、海天线部分的干扰;将两次求得的熵图的对应元素相乘得到新熵图,增大目标潜在区域的灰度值,减小其他干扰部分的灰度;寻找亮度最大点为中心的圆形区域就是目标潜在区域。实验表明:用该方法选取目标潜在区域有较强的适应性,选取的目标区域范围较小,可显著减小后续目标识别中的计算量。     

基于邻域灰度熵和分类的红外弱小目标检测

根据红外图像弱小目标和背景特征,提出了基于邻域灰度熵和分类的红外弱小目标检测方法。先对红外小目标图像进行复Contourlet去噪,并设计一滑动窗口扫描整幅图像,将滑动窗口内的像素分为目标和背景两类,利用两类的灰度均值差及窗口中心像素的邻域灰度熵进行背景抑制,再用指数交叉熵阈值法分割出小目标。实验证明该方法简单有效,易于硬件实现。     

基于图像熵的红外非均匀性参数化校正优选方法

针对红外图像非均匀性校正问题,文章提出了一种基于图像熵的红外图像非均匀性参数化校正优选方法。该方法首先计算输入红外图像奇像元子图和偶像元子图的熵,选择熵值大者作为基准图像;接着通过基于图像熵的非均匀性参数化校正优选处理得到校正后的基准图;最后基于线性逼近的非均匀性校正,得到输入图像校正之后的结果图像。采用真实数据与其他两种传统红外非均匀性校正方法进行试验对比分析,结果表明:该方法能够有效去除红外图像中的非均匀性条带噪声,有效保持输入图像原有信息,并获得较高品质的红外校正图像。     

最佳景象匹配区选取准则研究

将几种基准图选取准则与匹配性能评价指标相结合，依据匹配性能建立基准图选取控制策略，成功地运用这种方法完成了基于相关曲面特征的最佳景象匹配区选取；通过对基准图相关曲面特征与匹配性能参数之间关系分析，建立了综合的评价准则，对不同的特征进行综合评价。实验结果表明，这是十分有效的选取方法。     

SAR图像强回波目标检测的偏态分布方差方法

对复杂背景下的SAR图像强回波目标检测问题进行了研究,提出了基于偏态分布方差的自适应检测算法。首先设计一种新的基于偏态分布模型的方差滤波器,偏态分布方差滤波器可减少相干斑噪声对检测的不良影响,提高图像方差的差异性,即强目标回波边缘灰度方差相对于强目标回波灰度方差、背景杂波灰度方差更小。其次,算法改进了根据图像复杂度自动选取阈值方法,通过自适应检测小方差像素,实现强回波目标检测。仿真结果说明该算法能够对SAR图像强回波目标较快地进行准确检测。相比方差特征法(VAR)和扩展分形特征法(EF)在检测速度与虚警率方面均具有较大的优越性。     

互相关景象匹配系统的正确匹配概率研究

首先阐述了景象可导航性分析的定义，指出正确匹配概率是评价景象可导航性的重要指标；接着假定预处理后的基准图和附加噪声是零均值随机场。然后从图像的内容性质和其统计特性两个方面出发进行了，给出了基于景象灰度相关匹配的自主导航系统的正确匹配概率的一个估计模型。通过遥感图像的大量试验结果表明：该匹配概率的估计模型优于一般的仿真模型，从而为景象匹配自主导航系统的设计提供理论和应用基础。     

基于改进ORB的月面着陆视觉导航的配准方法

月球探测器在下降着陆过程中探测到的月面图像灰度均匀,缺少纹理信息,而视觉辅助导航采用传统ORB算法对灰度均匀的月面图像检测出的特征点数量较少,容易出现团簇现象,因此提出一种基于改进ORB算法的图像特征提取与匹配算法。首先对月面图像构建金字塔尺度空间模型,设置自适应阈值并构建掩膜逐一分块检测特征点;然后采用非极大值抑制使特征点分布均匀,消除聚集现象再进行特征匹配;最后结合渐进一致采样算法剔除误匹配,并计算下降序列图像间的位置变换关系。实验结果表明:该方法对于存在大尺度、旋转变化情况下的月面图像,在匹配精度方面比ORB提高10%～13%,在月面着陆视觉导航应用方面具有较好的适用性。     

基于SAR影像平地与水域ROI的由粗到精匹配方法

INS/SAR组合导航系统主要是基于图像相似性相关原理,即将SAR实时获取的图像与预存在匹配处理机中的基准图进行配准比较,得到载体相对于目标或预定区域的位置偏差,从而修正INS的累积误差,保证载体的导航精度.但由于基准图与实时图获取的条件不同,两者存在较大差异,会损害匹配概率和匹配精度,进而影响载体的定位精度.基于此提出了基于SAR影像平地与水域特征区域(ROI:Region of Interest)的由粗到精的匹配方法:即利用实时图全部小波第二层低频信息在基准图小波第二层特征影像上进行全局搜索,荻取实时图中心点的粗匹配坐标,根据粗匹配坐标找到对应的基准图上的区域及所包含的平地与水域ROI,再找到ROI在实时图上对应的大致区域,利用互相关算法对ROI进行匹配,得到最终匹配坐标.并对该方法进行了仿真计算,结果表明该方法在星载SAR/机载SAR匹配中取得很好的效果,满足高匹配精度的同时,增强了不同源SAR匹配的适应性.     

红外面源诱饵干扰有效性分析

概述红外面源诱饵的辐射性能特征,详细分析红外面源诱饵对红外非成像导弹、成像导弹和红外搜索与跟踪系统的干扰有效性,结果表明,红外面源诱饵通过模拟飞机目标的红外辐射强度、辐射光谱和空间散布特征,并采用连续投放的战术使用方式,可有效干扰利用目标辐射强度、辐射光谱和运动特征进行干扰鉴别的红外非成像导弹以及利用目标图像灰度、大小特征进行干扰鉴别的红外成像导弹和红外搜索与跟踪系统。     

一种新的红外目标跟踪方法

在成像制导过程中需要实时处理大量的信息,为了尽可能在保留有效信息情况下降低 计算量,提出了一种基于人眼非均匀采样特性和粒子滤波相结合的红外目标跟踪方法。首先 应用对数极坐标模型的旋转、缩放及灰度分布不变性来压缩信息量以提高计算速度,然后采 用基于目标灰度特征的粒子滤波跟踪方法来抑制匹配点漂移和目标的非刚性形变,从而实现 对非刚性变形目标的稳健跟踪。与角点匹配跟踪方法及传统的Mean Shift跟踪方法相比,该 方法具有跟踪稳定,计算速度快等优点。实验结果表明,该方法能够有效抑制匹配点漂移和 目标的非刚性形变。     

一种复杂环境下的红外成像运动目标检测方法

针对传统运动目标检测方法不能应用在背景和目标都存在运动的应用场合的缺点,文章提出了一种复杂环境下的红外成像运动目标检测方法。该方法首先对相邻两帧运动图像利用三步搜索法和最多邻近点距离相关匹配准则进行背景匹配,然后对匹配后的图像进行帧间差分并对差分图像进行灰度形态学滤波以去除背景噪声点,最后利用阈值分割方法检测到运动目标的位置。利用实际拍摄的红外图像对该算法进行了实验并与传统帧间差分法进行了比较,结果表明利用该方法能很好地解决传统帧间差分法应用中的缺点。     

基于SAR景象不变特征点的匹配定位技术研究

针对精确制导领域中的SAR景象匹配定位技术中由于实时图与基准图可能存在形变、分辨率不一致,图像旋转及雷达视角变化及噪声的影响下差异较大情况时直接利用基于灰度的规则正交二维信息匹配算法适应性差的问题,将不变特征点匹配方法(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)应用到SAR景象匹配中,通过仿真实验取得了满意的效果,试验结果表明SIFT特征是图像的局部特征,其对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性,对视角变化、噪声也保持一定程度的稳定性,对提高匹配概率和对不同图像的适应性,降低应用风险具有借鉴意义。     

连续景象匹配的后处理算法

下视景象匹配是各类巡航飞行器实现导航误差修正的关键技术。由于基准图和实时图存在差异，配准点往往落在相关阵的次峰上，导致匹配的失败。提出了N帧连续景象匹配决策的图论算法。该算法利用单帧匹配后形成的相关阵中的主次峰信息以及惯导的位移信息，进行多帧景象匹配的一致性决策。由于引入了相关阵中的次峰信息并结合惯导位移的一致性判断，使得匹配算法能有效剔除误匹配点，从而提高算法的鲁棒性和匹配概率。     

高超声速运动点目标检测

为了降低红外运动点目标检测的漏检率与虚警率,文章以"猎鹰2号"为例,从天基红外遥感图像生成的角度出发,计算了高超声速飞行器多种工况的辐射特性,提出了一种基于目标速度与辐射特性的红外运动点目标检测方法。该方法将高超声速目标的速度与遥感图像的灰度关联,以目标的飞行速度作为单帧图像灰度阈值分割的条件,实现阈值分割与速度滤波并行,并进行多帧图像疑似目标二次速度匹配滤波,实现目标检测。仿真结果表明:文章提出的点目标检测方法对于高超声速目标检测效果优良,检测率为94.4%,虚警率为5.86×10-5%。在具备目标表面平均温度与速度对应关系的情况下,该方法可应用于多种不同红外运动点目标的检测。     

基于NMF、ICA和复Contourlet变换的红外小目标检测

针对存在背景干扰和噪声情况下的红外弱小目标检测问题,提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)、独立分量分析(ICA)和复Contourlet变换的检测方法。首先通过非负矩阵分解和独立分量分析分别抑制原始图像的背景,得到不同的小目标残差图像;接着采用复Contourlet变换对残差图像进行去噪;再对上述去噪后的小目标残差图像求和,得到了预处理图像;最后提出基于模糊灰度熵阈值选取方法分割预处理图像,从而实现了复杂背景下的红外弱小目标检测。针对红外小目标图像进行了大量实验,并与基于新型Top-hat变换、基于快速独立分量分析的目标检测方法进行了比较,结果表明所提出的方法抗噪性强,具有更为优越的检测性能。     

惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究

在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之 一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出 了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点, 对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最 后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图 像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff 距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、 精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的 高性能要求。
     

基于像素抽样的快速互相关图像匹配算法

在不同大小的实时图像(假定为小)和基准图像(假定为大)的匹配算法中，最常用的方法是互相关匹配算法，但如果对每个点都计算二维相关函数则计算量非常大。文章提出对图像的匹配采用粗、精两步快速匹配的方法：首先将实时图像每一列灰度值相加，形成一个一维信号，用此一维信号到基准图生成的一维信号中用一维相关函数进行粗匹配，实现降维和提高速度的目的。然后将相关函数值中较大的一些点作为备选点，在原图中利用这些不多的备选点计算二维相关函数，相关函数值最大的点即为最佳匹配点，实现精匹配。在一维匹配中采用隔4列、隔3行取一个点的像素抽样方法以提高粗匹配速度。实验结果表明了文章算法的快速性和准确性。     

红外前视对一类特殊建筑目标识别技术研究

针对电厂冷凝塔一类具有建筑规范的特殊建筑物,尝试在缺少其它基础地理数据保障的条件下,通过对冷凝塔外形的参数建模生成不同视点的参考图。在此基础上,针对红外／可见光多模图像匹配的特点,对自动目标捕获方案中模板匹配的相似性测度计算方法进行了研究。提出了基于梯度矢量相关系数的计算方法,将梯度信息作为红外／可见光多模图像的共性特征,匹配方案中不仅利用了图像点的梯度值,还充分考虑了该点的梯度方向信息。大量试验结果表明,该方法在识别性能上优于传统的灰度或轮廓匹配算法,匹配性能有较大的提高。     

复杂背景中红外多光谱目标检测算法研究

针对多光谱红外探测器,对复杂背景条件下红外弱小目标检测算法进行了研究。根据弱小目标缺乏纹理等相关信息的特点,给出了一种用于多光谱图像的弱小目标检测算法。对多光谱图像,构建数据立方体,对多光谱信息建立稳定的目标特征向量,用多光谱背景抑制滤波器以提升图像信噪比,将一种基于统计判别的低信噪比条件下红外序列图像弱小目标检测算法与传统多级假设检验跟踪(MHT)算法综合,形成了改进的连续帧目标检测跟踪算法,对波门内疑似目标点用引入多光谱信息建立的特征向量进行目标的非监督检测判决。实验结果证明:在低信噪比下该算法能有效检测跟踪弱小目标,在保证检测概率前提下可有效抑制虚警,极大地降低了后续跟踪算法的计算爆炸风险。     

应用灰度特征的行星陨石坑自主检测方法与着陆导航研究

针对陨石坑阴影不明显的行星着陆导航图像,提出了基于图像灰度值特征的陨石坑自主检测方法,通过兴趣区快速确定陨石坑边缘分布,解决了一般陨石坑检测方法对图像太阳高度角的依赖问题。利用检测出的陨石坑视线信息,采用非线性预测滤波方法估计着陆器着陆阶段的位置和姿态;鉴于视觉着陆导航对照了场景状况的高度依赖性,提出了一种利用分形理论和相邻点分级方法的天体随机地景建模方法。最后验证了所提方法的有效性。