一种新的广义Gamma分布下的SAR图像目标检测算法

针对合成孔径雷达(SAR)图像舰船目标检测中全局广义Gamma分布虚警数量较多的问题,文章采用了一种新的基于核密度估计(KDE)的广义Gamma分布下的SAR图像舰船目标检测算法。新的算法结合了SAR图像的强度分布和空间散布分布,形成新的组合分布。在组合分布的基础上,完成SAR图像目标检测。首先,介绍了广义Gamma的分布模型;然后,通过核密度估计的方法估计各像素点的散布分布,结合散布分布和强度分布形成组合分布,对组合分布采用SISE方程的方法估计广义Gamma分布的参数,根据确定的广义Gamma分布的表达式,求出阈值T的解析式。通过求解逆不完全Gamma函数得到检测阈值,进而完成舰船目标的检测。通过实测SAR图像检测实验,对比文章算法与双参数检测算法和基于广义Gamma分布检测算法,验证了该算法的适用性。     

基于子空间投影的未知背景航拍高光谱图像恒虚警目标检测

针对航拍高光谱图像中未知背景地物特征条件下小目标的检测问题,给出一种检测算法。利用目标的低概率特性,通过模糊聚类获取高光谱图像中背景的光谱特性;然后将高光谱数据向背景光谱信号的正交子空间及目标信号子空间投影以抑制背景和噪声信号;最后在特征层利用广义似然比检验构造出具有恒虚警特性的检测器,完成融合检测过程。理论分析和实验结果表明了算法的有效性。     

基金档案

[项目编号]20070112001[项目负责人]梁晓庚[依托单位]中国空空导弹研究院复杂背景下红外背景抑制与弱目标识别完成情况简介：本项目主要开展：1）利用目标的几何特性和表面材质计算其红外辐射,然后通过大气衰减和成像器模型得到目标在图像中灰度,最后与真实的红外背景叠加,获得红外弱小目标仿真图像。     

一种新的红外目标图像质量评价方法

 目标混淆度（DTC）和目标遮隐度（DTS）是两个有效的红外小目标图像质量评价指标,然而它们不能够评价大目标图像的质量。针对该问题,对两个指标的定义进行了拓展,实现了对红外小目标图像质量和红外大目标图像质量的统一描述。对于小目标图像,修正了两个指标原有的计算方法,分别体现了背景噪声引入虚警的能力和背景区域遮隐目标的能力;对于大目标图像,提出了该图像条件下两个指标的计算方法,分别体现了背景区域与目标区域的相似程度以及图像中目标信息与已知信息相比偏离的程度。理论分析和实验证明,与传统的图像质量评价标准如信噪比、杂波尺度等相比,本文方法在红外自动目标识别中的应用更为有效,其评价结果与实际情况更加吻合。     

基于局部均值差分的红外小目标图像背景抑制算法

复杂背景条件下红外小目标检测是提高红外武器系统探测距离的有效措施之一。针对小目标的特点提出了一种基于局部均值差分的红外小目标图像背景抑制算法。首先,通过优化的高通滤波进行初始背景抑制;然后,在分析小目标与背景像素差异的基础上检测目标潜在区域;最后,通过局部分割和特征分析实现抑制背景并增强目标。仿真结果表明,对于复杂地物及云层背景的红外图像,所提算法在提高目标信噪比及对比度方面均有较强的稳定性。     

基于邻帧差分近邻反相特征的红外运动点目标检测算法

基于运动点目标在邻帧差分图像中所具有的近邻反相特征,即运动点目标的两个位置相邻近、灰度值一正一负,提出一种在复杂背景下,基于红外序列图像的运动点目标检测算法.本算法利用该特征在邻帧差分图像中检测反相点对,进而构造反相点对矢量图,最后依据累积反相点对矢量图中多矢量首位相接的连续性检测出运动的点目标.文中给出并证明应用本算法能以概率1检测到运动点目标的收敛性定理.对典型复杂背景下10幅1000帧图像的仿真结果表明,当信噪比大于或等于1.5时,可以有效检测出运动点目标.     

动态背景下基于金字塔LK光流的运动目标检测

提出了一种动态背景下基于金字塔LK光流的运动目标检测方法。首先采用Shi-Tomasi角点检测法提取图像的强角点,再用金字塔LK光流法计算下一时刻这些特征点的对应位置,得到匹配的多组特征点对。利用这些特征点对建立仿射变换模型并计算仿射参数,对图像做仿射变换消除背景运动带来的误差,最后用帧间差分法处理得到前景目标。实验结果表明,本方法能够以较好的实时性、稳定地检测和提取动背景下的运动目标。     

红外目标与环境的视景重建技术研究

研究了图像环境生成过程中红外目标特征信息提取所面临的重要技术问题,提出了自适应背景感知与对消处理、抑制背景的自动门限选取和形状分析与目标特征识别的层次化数据处理流程.基于数学形态学理论实现了图像背景感知的应用研究算法.实验测评表明,该算法对复杂变化的图像环境具有良好的滤波性能和稳健的适应能力     

弹道导弹中段目标/背景红外图像建模与仿真

提出了一种针对弹道导弹中段目标和背景的动态红外辐射特性仿真方法。首先,建立了弹头目标^秀饵的三维模型,并结合其运动位置分析了影响弹头目标／诱饵红外辐射的因素,建立了较为完善的弹头目标/诱饵红外物理模型;其次,基于红外星表数据对恒星大气层外的辐照度进行了计算,根据红外传感器视轴指向和红外传感器视场,确定了红外传感器视场中的可见恒星,并根据拟生成背景图像的空间分辨率计算出这些恒星在背景图像中的相对位置分布,对星空背景直接进行了动态图像生成;然后,对成像过程中红外探测系统的噪声效应进行了建模与分析,同时给出了噪声的计算机模拟方法;最后,将生成的弹头目标,诱饵的红外图像与星空背景红外图像在灰度和空间2个层次上进行合成形成完整的弹头目标赝饵／星空背景的红外仿真图像,可为弹道导弹中段红外电子对抗突防提供较为准确的数据支持。     

复杂背景下红外弱小运动目标检测的新方法

提出了一种用于检测不同类型复杂背景下红外弱小运动目标的新方法。该方法能够根据图像信息自动选择背景预测算子;同时,针对不同类型复杂背景中目标和背景特性的差异,提出了“局部小目标可辨识度”的概念,并定义了一种有效的方法将其量化。在此基础上,采用蒙特卡罗实验方法构造了一种新的阈值函数,实现了单帧目标的检测,然后采用移动加权管道滤波提取目标的运动轨迹。实验结果表明,该方法对不同类型复杂背景的红外弱小运动目标具有很好的检测性能。     

A PDF multisensor multitarget tracker

A previously presented probability density function (pdf) multitarget tracker is extended to a more complex and difficult problem. The input data is bearing measurements from multiple sensors over time, which includes clutter (false alarms) and true measurements (from detected targets) with errors. Targets may be missed. The output is the real-time determination of the number of targets present and their geographic x,y location. The implementation is the recursive numerical computation of the discrete pdf of each target and is derived from the conceptual joint pdf of all targets     

多局部节点异步抗差航迹关联算法

为解决航迹异步与系统误差并存情况下的多局部节点航迹关联问题,提出一种基于区间序列离散度的多局部节点异步抗差航迹关联算法。定义区间型数据集的离散信息度量,给出系统误差下航迹序列区间化方法,通过累次积分计算离散度,结合多维分配进行关联判定。针对多局部节点上报目标不完全一致现象,设置零号航迹管理关联质量。与传统算法相比,无需时域配准,可在系统误差下对异步航迹直接关联。仿真结果表明,算法能在局部节点上报目标不完全一致场景下实现有效关联,且正确关联率随局部节点数目的增加或目标密集程度的增大而提高。     

Data quantization effects in CFAR signal detection

In this paper, we investigate data quantization effects in constant false alarm rate (CFAR) signal detection. Exponential distribution for the input data and uniform quantization are assumed for the CFAR detector analysis. Such assumptions are valid in the case of radar for a Swerling I target in Gaussian clutter plus noise and a receiver with analog square-law detection followed by analog-to-digital (A/D) conversion. False alarm and detection probabilities of the cell averaging (CA) and order statistic (OS) CFAR detectors operating on quantized observations are analytically determined. In homogeneous backgrounds with 15 dB clutter power fluctuations, we show analytically that a 12-bit uniform quantizer is sufficient to achieve false alarm rate invariance. Detector performance characteristics in nonhomogeneous backgrounds, due to regions of clutter power transitions and multiple interfering targets, are also presented and detailed comparisons are given     

一种新的红外背景抑制滤波算法

结合保护带和Dempster-Shafer(D-S)证据理论,提出了一种新的红外背景抑制滤波算法。首先分析了小目标的特性,论证了小目标在局部背景中呈现出极值性的条件和可能性,并在此基础上采用D-S证据理论计算最佳滤波尺寸。然后在最佳滤波尺寸下,根据保护带的思想进行背景抑制滤波,该算法能够适用不同尺寸的小目标。以全局信噪比增益、局部信噪比增益和背景抑制系数作为算法性能评价标准,实验结果表明,在低信噪比的情况下该算法对典型的不同红外背景具有良好的适用性,能够有效地抑制红外背景并增强目标信息。     

基于波位聚类的相控阵雷达群目标调度模型

如何有效分配有限的能量和时间资源,从而实现大量密集群目标的跟踪测量,是相控阵雷达资源调度面临的难点问题。在采用基于最小期望时间和时间槽优先占用的自适应资源调度模型的基础上,论述了基于波位动态聚类及分区识别算法的相控阵雷达群目标调度模型,详细描述了群目标调度流程图。群目标调度模型根据距离门宽度、方位俯仰波束宽度、目标速度、航迹预测误差和点迹测量误差等确定群目标的分区位置及大小,自动实现群目标的聚类和跟踪。仿真分析表明:该模型能够适应目标群的动态演化过程,实现群内外所有目标的独立跟踪,有效节约群目标跟踪时的资源开销,并已在实际工程应用中得到了验证。     

基于Kohonen网络的动目标实时定位融合算法

为完成对动目标的实时定位测量,有效减小测控装备组网测量实时跟踪定位误差,在建立多定位子系统组网混合式融合结构模型的基础上,利用Kohonen网络的自组织特征映射模型特点,确定各组交会数据的权值,并将其输入1个Kohonen网络进行在线竞争、融合求得目标的位置信息,增强了目标实时位置信息的连续性、完整性,减小了实时定位误差。     

Spatial-temporal detection of electro-optic moving targets

A maximum likelihood algorithm to detect moving targets in space-time electro-optic data is derived using a model of temporally stationary and spatially nonstationary clutter statistics. Performance is evaluated in term of the probabilities of false alarm and detection. This algorithm is applied to a variety of image sequences: visible band and infrared (IR) sensors, with terrestrial and celestial clutter backgrounds. Comparison of theoretically predicted and experimentally derived statistics shows excellent agreement, validating the model and theoretical predictions     

基于改进SURF和P-KLT算法的特征点实时跟踪方法研究

 针对视频序列中运动目标的实时跟踪问题,提出一种基于改进SURF算法和金字塔KLT算法相结合的特征点跟踪方法。首先人工标定目标区域,利用改进的SURF算法分块快速提取具有高鲁棒性、独特性的特征点;然后在后续帧中应用金字塔KLT匹配算法对特征点进行稳定跟踪,采用基于统计的方法剔除错误匹配对;最后利用Greedy Snake分割算法提取轮廓确定更加精准的位置信息,更新目标区域。为使算法更具鲁棒性,还设计了离散点筛选、自适应更新策略。利用飞行视频数据库进行了大量的仿真,结果表明:该算法适用于多尺度图像序列中位置、姿态发生快速变化且结构简单的飞行器的稳定跟踪。帧平均时间为31.8 ms,比SIFT+P-KLT跟踪算法减少47.1%;帧几何中心、目标轮廓面积平均误差分别为5.03像素、16.3%,分别比GFTT+P-KLT跟踪算法减少27.2%、56.9%,比SIFT跟踪算法减少38.6%、68.4%。     

空基平台无源定位的误差推导与精度分析

为研究双机无源定位的误差精度,对无源定位误差公式进行了推导,并采用数字仿真的方法对间距、目标位置、测角精度以及平台测量误差对定位精度的影响进行了分析。分析结果表明,平台的几何位置对误差影响较大,保证目标交汇角在一定范围内,是保证定位精度的有效方法。     

Bayesian Detection of Targets of Unknown Location

In this paper the array detection problem for certain deterministic signals in spatially uncorrelated Gaussian noise is formulated in Bayesian terms and the required likelihood ratios and resulting performance characteristics are obtained. Primary emphasis is on detection of targets of unknown spatial location using a likelihood ratio approach, with the target location treated as a random parameter, rather than an estimator-correlator approach. The tradeoff among array parameters and signal parameters is demonstrated. It is shown that the dominant uncertainty affecting detection performance seems to be that of location when compared with uncertainty on energy and/or phase.