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红外图像
序列
中弱小目标检测与跟踪技术研究
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摘
要
红外弱小目标的检测与跟踪广泛应用于精确制导、自动控制等诸多领域。
由于小目标距离成像系统很远,具有面积小、信噪比低等特点,红外图像的
预处理、弱小目标的检测技术更是重点和难点。充分发挥红外小目标检测技
术的优势,在红外探测成像方面具有重要意义。本文在介绍当前国内外小目
标检测跟踪技术发展现状的基础上,研究存在背景噪声和干扰情况下红外图
像序列中弱小运动目标的检测与跟踪问题,主要工作如下:
首先在图像预处理和分割中,分析了几种常用的图像预处理方法。阈值
分割在小目标检测过程中起着重要作用,鉴于现有的基于二维直方图区域直
分的阈值选取方法中存在明显的错分,提出了一种新的基于二维直方图区域
斜分的 Otsu 法的快速迭代算法,用迭代的思想解决了原始二维 Otsu 方法计算
复杂、实时性差的问题。
在目标检测部分,一方面通过分析像素的灰度信息,对图像进行 Contourlet
变换和 NSCT 处理,利用分解后子图像的特性抑制背景和去除噪声,实现目
标的最终检测;另一方面,在分析强起伏背景信号的基础上,利用背景局部
信号统计特征和目标运动特性,提出了基于最小一乘估计和混沌遗传算法背
景预测以及基于变邻域变步长 LMS 自适应背景预测检测红外弱小目标的方
法。
在随后的跟踪过程中,针对小目标跟踪技术的难点问题,将模板匹配和
Kalman 滤波原理结合进行小目标的跟踪处理,提出了基于模板匹配与 Kalman
滤波相结合的小目标跟踪算法。
将上述算法在含有随机小(点)目标的实际红外图像序列中进行实验,
证明了所提出算法的有效性和优越性。
关键词:红外图像序列,小目标检测与跟踪,Otsu 阈值分割,Contourlet 变换,背景预测,混沌遗传算法,变步长 LMS 算法,Kalman 滤波
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