基于TMS320C6201DSP的实时弱小目标检测系统设计

为解决电视跟踪系统中弱小目标检测算法复杂性和系统实时性之间矛盾,设计了以TMS320C6201数字信号处理器(DSP)为核心处理器、基于现场可编程门阵列(FPGA)和PCI总线的实时目标检测处理平台。重点介绍了该平台的基本组成与工作原理。针对弱小运动目标的特点,采用了一种基于灰值形态学滤波和运动关联的检测方法来检验该平台性能。实测结果表明该平台满足电视跟踪系统的实时性要求。     

基于unscented粒子滤波的红外弱小目标跟踪

为有效解决非线性环境中的红外弱小目标跟踪问题,提出基于unscented粒子滤波的目标跟踪算法。状态转移先验概率中未考虑当前测量对状态估计的作用,为克服传统粒子滤波算法采用状态转移先验概率作为粒子滤波建议分布的缺点,采用UKF生成粒子滤波的建议分布(UPF),并从中抽样粒子。由于考虑到当前观测值在状态后验估计中产生的影响,改善了目标状态估计的性能,且实验所需粒子数目大大少于传统粒子滤波算法所需粒子数目。用实际红外图像对所提算法做了仿真实验,结果表明,用该方法得到的状态估计结果优于用传统粒子滤波算法和用扩展卡尔曼滤波作为建议分布的粒子滤波算法获得的结果。     

基于Fuzzy-ART神经网络的红外弱小目标检测

针对现有背景抑制算法未能有效抑制背景而导致目标检测率低的问题,提出了一种基于模糊自适应共振理论（fuzzy adaptive resonance theory, Fuzzy ART）神经网络的弱小目标检测算法。首先,采用Fuzzy ART神经网络结合Robinson 警戒环技术,建立自适应局部空间背景模型,并以此分析像素点的背景模糊隶属度来抑制背景杂波;然后依据目标与残留背景杂波的空间特征采用模板均差法来突显目标,并提出基于行列模糊聚类的自适应分割算法来提取候选目标;最后结合目标的运动连续性进行多帧轨迹关联从而检测出真实目标。理论分析与实验结果表明,该算法能随背景的局部情况来自适应调节空间背景模型,从而自适应抑制背景杂波、突显目标,能有效提高信噪比,检测出弱小目标。     

云背景红外弱小目标结构相似检测算法

由于自然物具有结构自相似性的分形几何特征,云背景条件下,天空和云彩的红外图像在灰度分布上具有强的自相似性,而目标与自然物边缘是奇异点.小目标与自然物只有边缘,没有分形结构的自相似性.采用八种分形结构对区域内像素进行旋转映射,确定最小误差为该区域的分形结构,进行图像恢复,恢复出的图像只包含背景.当原始图像与恢复图像的灰度差大于阈值时,检测出的目标为弱小目标.     

基于特征融合与背景加权的红外目标跟踪

针对传统均值漂移算法无法对与背景相近红外目标进行有效跟踪的问题,提出了一种改进均值漂移(Mean Shift)算法。首先,融合了灰度和纹理两方面的信息以增加目标描述的信息量,接着为了减少背景像素对跟踪定位的影响,通过目标区域周围像素的颜色直方图定义背景加权系数,并将该系数引入到目标模型的灰度直方图和纹理直方图的计算中,进而实现目标的准确定位,最后,给出了目标模型更新方法。实验结果表明,文中算法能够抑制背景干扰,对与背景相似的目标进行有效的跟踪。     

基于双门滤波的红外点目标检测方法

讨论了红外图像点目标的检测问题。针对红外点目标无形状特征、SNR很低的特点,分析常用的最大中值滤波的优缺点,提出了改进的双门滤波器,并用之来对图像进行目标检测。该算法通过选取合适的目标窗和背景框的大小,分别计算窗、框内的平均值和方差来决定滤波器的输出,在目标窗与背景框间加缓冲带从而降低了目标与背景的误分辨。经过大量实验验证表明,该方法能够较大程度提高目标图像的信噪比,有效地检测出小目标。     

基于最小一乘和遗传算法的红外弱小目标检测

在随机误差不服从正态分布的问题中,最小一乘估计的统计性能优于最小二乘估计;另外,最小一乘估计的稳健性更强。因此提出了基于最小一乘估计和遗传算法进行背景预测的红外弱小目标检测方法。首先,建立最小一乘准则背景预测模型,应用遗传算法求解最小一乘估计的最优值并进行背景预测;然后,由实际图像和预测图像相减得到残差图像,并采用二维指数熵图像阈值选取方法对残差图像进行分割。针对实际红外图像序列的实验结果表明:所提出的方法对弱小目标具有更高的检测概率和更好的检测结果,优于基于最小二乘背景预测的检测方法。     

基于视觉对比度机制的红外弱小目标检测算法

针对红外图像中空天、海天等复杂背景及像素点噪声容易造成检测虚警的问题,提出一种基于视觉对比度机制的红外弱小目标检测算法。首先,通过新定义的局部对比度算子获取对比度增强的图像,该步骤可抑制背景杂波与像素点噪声对检测的干扰,提高图像的信杂比,增强目标区域的视觉显著性。然后,利用多尺度方法优化图像的显著区域,以增强算法的适用性,从而实现算法对不同尺寸的弱小目标的有效检测。最后,利用自适应阈值分割方法获取待检测的真实目标。实验结果表明,该算法无需图像预处理环节即可实现对不同尺寸的弱小目标的鲁棒性检测,对比常用算法具有快速性、高效性和较强的适用性。     

基于粒子滤波与层级形状描述的红外目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波和层级形状描述的红外目标跟踪新方法。在粒子滤波理论框架下,观测概率模型的建立是影响红外目标跟踪性能的重要因素,而红外目标描述是建立观测概率模型的基础。针对红外成像特性,以梯度直方图和空域金字塔技术为基础,建立层级梯度直方图,实现红外目标的层级形状描述。通过计算参考目标的层级梯度直方图与目标样本的层级梯度直方图之间的Bhattacharyya距离,建立观测概率模型。两种不同场景特性的红外目标跟踪实验和对比实验分析都表明该方法是有效的、稳健的。     

一种新的复杂背景下红外弱小目标检测方法

针对复杂背景下单帧红外图像中的弱小目标检测问题,提出了一种新的基于小波包变换和偏斜度的检测方法.该方法利用小波包对图像进行多尺度分解,解决了高频段分辨率低的问题;并提出了一个基于偏斜度的高斯判别准则,用于对小波包分解系数进行高斯性检验,最终得到了小目标的精确检测.对实测数据进行仿真实验,结果表明该方法能有效检测红外弱小目标.     

Method of target tracking with Doppler blind zone constraint

Doppler blind zone （DBZ） has a bad influence on the airborne early warning radar, although it has good detection performance for low altitude targets with pulse Doppler （PD） technology. In target tracking, the blind zone can cause target tracking breakage easily. In order to solve this problem, a parallel particle filter （PF） algorithm based on multi-hypothesis motion models （MHMMs） is proposed. The algorithm produces multiple possible target motion models according to the DBZ constraint. Particles are updated with the constraint in each motion model. Once the first measurement from the target which reappears from DBZ falls into the particle cloud formed by any model, the measurementtrack association succeeds and track breakage is avoided. The simulation results show that on the condition of different DBZ ranges, a high association ratio can be got for targets with different maneuverability levels, which accordingly improves the tracking quality.     

UKF算法及其在目标被动跟踪中的应用

利用了一种用于非线性系统的,基于无迹变换的Kalman滤波算法的一个新的扩展方法—UKF,推导了应用于方位角预测和纯方位跟踪两个方面的UKF滤波算法,并给出了具体步骤。仿真说明了在目标跟踪领域,应用该方法比以往EKF类的方法在滤波精度上明显提高,并且在实际应用中,由于该算法实现简单、计算量小而增强了可用性。     

New computing method of weighted coefficients for tracking a maneuvering target using PDAF in the presence of clutter

To avoid or reduce the influence of unpredictable motion mode on data association, a new computing method of weighted coefficients of measurements for PDAF is presented in which it is assumed that the current turn rate of a maneuvering target changes within a limited range and its turn may be in arbitrary direction during data association. Thus, the predicted center for computing the weighted coefficients is a curved surface in 3-D space, which differs from the predicted center for setting up a validation gate, namely, a point in 3-D space. The distance between a measurement and the curved surface is used to compute its weighted coefficient. To reduce the computational complexity of weighted coefficients, the formulas for computing the maneuvering direction angle and turn rate corresponding to a measurement are presented. Simulation results show the proposed method reduces the percentage of lost tracks and improves the state estimation accuracy in tracking a maneuvering target using PDAF in the presence of clutter.     

New algorithm for infrared small target image enhancement based on wavelet transform and human visual properties

1 .INTRODUCTIONBecause of the li mitation of the existing infrareddevices’function,the effects of infrared sensor’si maging are far from perfection and have manydrawbacks such as big noise , low contrast , andpoor visual effects , which affect badly its use inthe real battlefield. The goal of i mage enhance-ment is to reduce noise , preserve edges and i m-prove the visual effects of i mages , so i mage en-hancement is an absolutely necessary part of signalprocessing in the infrared i mag…     

基于低轨星网的多目标协同跟踪滤波技术

低轨高密度星网因其覆盖范围广、能够对弹道目标进行全程跟踪而受到广泛的重视。针对低轨星网对多弹道目标协同跟踪问题,提出一种基于卡方分布和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)的多目标协同跟踪滤波算法。该方法首先在卡方分布的假设下,设计了一种基于测量平面的数据关联指标函数,实现量测值的分配;在此基础上采用变结构滤波框架对多弹道目标进行状态更新;最后给出了多目标状态估计性能的评估指标。数值仿真实验证明,所提算法可以有效地实现多目标在测量平面上的数据关联,并以较少的计算量对多目标进行准确估计。     

基于D-S证据理论的红外小目标融合检测方法

将红外图像中的小目标检测视为基于多图像特征的像素分类问题,提出了一种基于D-S证据理论的红外小目标融合检测方法。该算法首先提取双色红外成像系统中各传感器图像的图像特征,采用D-S证据理论中的基本概率分配函数对传感器图像中的像素进行基于多图像特征的分类,得到各传感器的目标检测基本可信度图;然后应用正交和规则复合来自各传感器的目标检测判决证据,获得整个系统的目标检测基本可信度图;最后根据决策规则输出最终目标检测结果。实验结果显示,该算法能在较大程度上降低目标检测过程中的不确定性,提高了系统的检测性能。     

迭代无味卡尔曼滤波器的算法实现与应用评价

为了对各种迭代无味卡尔曼滤波(iterated unscented Kalman filter, IUKF)算法的应用及性能表现给出较为全面、客观的评价,分别导出并探讨了3种IUKF算法之间的内在联系。多种情况下的仿真应用表明,当观测噪声不太大,且该非线性系统状态的后验密度为可用高斯分布很好近似的单峰形式时,或者说是引起系统非线性的状态量是完全瞬时可观测时,选用恰当的IUKF算法,通过2~3次迭代,就可以在保持滤波一致性的条件下,进一步获得显著的精度收益;否则,IUKF相对于无味卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)的迭代收益就难以保证。     

基于鲁棒估计的微弱目标检测噪声抑制技术

抑制目标图像中的噪声,缩短目标的首次捕获时间(FirstCaptureTime,FCT),对于微弱目标检测和跟踪具有重要的意义。基于以下判断:a.任何检测系统总是工作在一定的信噪比(SNR)水平下;b.运动目标成像面积总是大于一个像素,分别设计了两个噪声抑制算子Sa(.)及Sb(.)。在噪声抑制过程中,首先使用鲁棒回归估计方法,估计出噪声模型参数,然后分别应用噪声抑制算子Sa(.)及Sb(.)对图像噪声进行抑制。试验结果表明,该方法可以有效抑制目标图像中的噪声,缩短目标的首次捕获时间,为下一步目标的检测和跟踪提供了有利条件。