基于移動管道的紅外弱小目標檢測算法與仿真驗證研究.pdf

1、自人類文明產生起，戰(zhàn)爭就伴隨著而來。工業(yè)技術的不斷發(fā)展，戰(zhàn)爭的形式也從面對面的對抗變成遠程攻擊（空襲）。對于一個國家，防空的重要性不言而喻。導彈的關鍵技術在于弱小目標的檢測和跟蹤，紅外弱小目標的檢測技術因其具有成像質量高、反應速度快、抗干擾能力強、隱蔽性號、結構緊湊等優(yōu)點，是繼雷達之后的一個重要的突破。
　　紅外弱小目標的檢測具有的兩個特點，分別為“弱”、“小”?！叭酢笔侵改繕吮惶綔y器接受到的能量很弱小?！靶　敝改繕撕捅尘暗缺惶綔y

2、器接收后，在成像系統(tǒng)中所呈現的圖像目標所占的面積較小，反映到實際采集到的圖像上指的是目標所占的像素個數較少。近幾年，國內外許多專家學者也都提出了許多優(yōu)秀的紅外小目標檢測算法，如卡爾曼濾波算法、均值偏移算法、信息熵算法、高斯核回歸算法等，這些算法在實際的應用中都取得了很好的效果。通過數值仿真平臺對這些主流算法進行了性能的對比，得到的結論是最新提出的主曲率濾波算法在總體性能上優(yōu)于其他算法，因此本文是基于學術中最新提出的主曲率濾波算法的基礎上

3、進行改進，提出了一種新型的結合移動管道的主曲率濾波算法理論，并在數值仿真和硬件仿真中對時間性能、檢測概率、虛警率這三類指標進行評價，驗證本文提出的算法在性能上的提高。具體的研究與實踐內容如下:
　　(1)本文首先對主曲率函數濾波算法進行了詳細的分析，得出了主曲率濾波算法中尚存的一些缺陷，并針對這些缺陷介紹了在濾波算法中常用的管道濾波，結合了目標具有運動連續(xù)的特性以及軌跡一致的特性，提出了結合普通管道的主曲率濾波算法。該算法是以上一

4、幀目標點的位置作為中心創(chuàng)建合適的管道區(qū)域，在下一幀目標檢測時只在該區(qū)域進行檢測。這使得算法在時間性能上有了很大的提升，同時由于加入了距離的判斷，排除了一些虛警點的干擾，降低了虛警率。
　　(2)提出了一種結合移動管道的主曲率濾波算法。移動管道濾波算法更好地利用了目標運動的連續(xù)性和軌跡的一致性，同時采用了管道中hessian矩陣的最大值和次大值的特征，去除了一些固定噪聲的干擾，在設定管道長度后，使得在幾幀或者幾十幀的圖像檢測之后能夠

5、探測出含有真正目標點的管道。并在檢測過程中當碰到目標點被短暫遮擋或消失的情況下，通過管道內直線擬合的算法預測當前幀的真實目標的所在位置。最后，通過時間曲線和ROC曲線驗證了結合移動管道的主曲率濾波算法在時間、檢測概率和虛警率上都有很大的提升;
　　(3)本文不僅僅通過matlab進行驗證仿真，而且在實際的硬件上也進行了模擬驗真。通過攝像頭對紅外目標進行了圖像的采集，并分析計算圖像的主曲率特性，通過基于移動管道的主曲率算法計算出圖像