基于复杂融合特征与灰度-纹理直方图描述子的红外弱小目标检测追踪算法

为了解决当前红外目标检测追踪算法仅依靠单一图像特征对弱小目标增强,使其在背景杂波与噪声干扰严重条件下,难以剔除图像背景中的伪目标像素,导致弱小目标检测与追踪精度不高,提出了基于复杂融合特征与联合灰度-纹理直方图描述子的红外弱小目标检测与追踪算法。首先,针对红外图像不同特征的背景干扰因素,引入不同方向的腐蚀操作结构元素,设计了分类Top-Hat变换算子,充分抑制背景杂波与噪声,从而将弱小目标从复杂背景中凸显出来;随后,引入方差权重信息熵,构建复杂融合特征,对红外图像进行分割,确定候选目标区域;并基于管道滤波模式,对候选目标区域中的真实弱小目标与伪目标进行筛选,将虚假目标过滤;再考虑弱小目标的强度与纹理特征,基于LBP技术(local binary pattern),设计了灰度-纹理直方图描述子,充分描述红外弱小目标的边缘、线端与角点等鲁棒性特征,较好地保留目标的空域信息,有效剔除图像背景中的伪目标像素;最后,联合均值漂移算法,对红外弱小目标进行精确追踪。实验结果显示:与当前红外目标检测追踪技术相比,在复杂背景干扰条件下,本文算法具有更高的检测精度与更低的追踪误差。     

复杂背景下的红外小目标图像信息提取

针对红外小目标跟踪测试系统的目标检测、识别和跟踪,存在着目标面积小、形态特征弱化、背景图像复杂等因素而影响目标信息提取的问题,提出了利用图像处理技术方法,对跟踪系统获取的图像进行改善处理.根据跟踪测试原理和复杂背景目标图像特征,研究了基于低通滤 波法的目标图像的预处理算法,目标图像增强,目标图像与背景分离和Sobel边缘检测算法等图像处理技术,从而对红外小目标图像定位.实验结果表明:所采取的图像处理方法可以对复杂背景下的目标信息提取,结合跟踪系统的控制机制,现实远程目标的动态跟踪.     

基于虚警识别与空-频域显著性映射的红外弱小目标检测算法

为了提高复杂背景与低信杂比率环境下的弱小目标检测准确度,有效控制虚警的干扰,考虑真实目标与背景的差异,设计了虚警识别耦合空-频域显著性映射的红外弱小目标检测算法。首先,根据红外中心像素在不同方向的强度,基于中值滤波器,构建了新的噪声滤波方法,充分抑制红外背景中的噪声干扰。随后,考虑中心像素与其邻域像素间的强度差别,设计背景抑制滤波机制,消除背景信息。根据初始红外图像与背景抑制结果,在空域内计算灰度映射。基于Fourier变换的相位谱,在频域内提取红外目标的显著性映射。利用背景的均值与方差,通过一个滑动窗口,建立候选目标检测方法,从灰度映射与显著性映射中确定候选目标。最后,利用真实目标位置的相关性,建立虚警识别方法,从候选目标中消除虚警,以保留真实弱小目标。实验数据表明:较已有的弱小目标识别技术而言,在复杂干扰背景下,所提方案可准确定位出真实目标,拥有更大的信杂比增益值与背景抑制因子,以及更好的ROC(receiver operating characteristic curve)特性曲线。     

红外小目标检测中的背景预处理技术研究

研究了红外小目标检测的预处理方法。建立了红外小目标图像的场景模型。对现今几种常用的背景预处理技术进行了分析和对比。实验结果表明,在实际应用中,要根据处理要求进行合理的选择。并且可以将这些方法组合起来,形成多级处理,取得理想的预处理效果。     

联合熵流与边缘算子的红外运动目标检测

针对复杂背景下红外目标检测问题,提出一种联合熵流与边缘算子的红外运动目标检测算法.该算法分4个步骤检测目标:首先将熵流作为一种图像运动描绘子,通过熵流确定含目标运动的区域;其次运用Canny算子检测含背景和目标的边缘;然后联合两者捕获背景成分急剧降低、近似精确的目标边缘图像;最后计算边缘图像聚类中心,依据亮度、熵流约束进行区域生长,识别红外目标.对于海空背景下的红外目标图像,实验结果表明该方法能准确地检测、定位目标.     

基于背景Codebook模型的前景检测算法

很多背景场景都包括复杂的运动目标,解决这种问题的较好方法是获取每个像素或者一组像素的时间序列模型,这类模型可以很好的处理时间起伏。但是,计算复杂度高而且耗时。为了获得与自适应滤波相当接近的性能。采用Codebook来建模场景中感兴趣的状态,选择RGB颜色空间模型,学习一个覆盖组成图像像素三个通道上的Codebook,可以有效的解决像素剧烈变化的问题,从而鲁棒探测出场景的前景目标。通过实验结果表明,提出的基于Codebook背景模型的目标检测方法比传统的目标检测算法具有更高的精确度和鲁棒性。     

实时数字图像融合系统的研究

在像素级图像融合的研究基础上,对实时或者准实时图像融合系统进行技术探讨,设计了一套简单的实时或者准实时工作的图像融合装置,可实现可见光一热红外双通道实时图像融合,整个融合处理系统采用背板结构,由视频采集及显示输出板和融合处理板组成。其突出特点是使用大规模可编程逻辑器件完成了系统的复杂逻辑与时序控制,在视频采集及显示输出板又留有接口,方便板级调试与升级。     

基于OTSU和Canny算子的红外图像特征提取

由于红外图像背景复杂、分辨率低等因素,在利用涡流红外热成像技术检测金属材料裂纹缺陷时,会导致红外图像裂纹缺陷区域模糊。为解决这一问题,提出一种基于大津法(OTSU)和Canny算子相结合的红外图像特征提取方法,用于解决红外图像分割、特征增强和裂纹缺陷区域边缘特征提取等问题。首先对获取的红外图像进行降噪处理,增强图像中的特征信息;然后用OTSU算法将裂纹区域从背景区域分离出来,并用Canny算子提取裂纹区域的边缘,最终获得裂纹边缘的周长和面积等特征信息。实验结果表明,该方法能准确定位红外图像裂纹区域,提取红外图像裂纹边缘特征信息。     

基于红外图像处理技术的设备过热故障源定位

传统的电力设备过热故障都是通过人工检测完成的,无法做到无接触检测,危险性较强。结合红外热成像理论,设计并实现基于红外图像处理技术的电力设备过热故障检测系统,介绍了系统的总体结构,通过远程图像采集模块完成电力设备范围内红外图像数据的采集以及预处理,DSP模块作为红外设备图像实时处理的核心,实现整个系统的控制及调控。利用FPGA模块实现图像信号数据的暂存、预处理及匹配等操作。详细分析了基于红外图像分割技术的软件设计基础和实现方法,并给出系统程序实现代码。系统测试结果显示,所提系统具有很高的可行性及实用性。     

基于加权核范数最小化的红外弱小目标检测

提出一种基于加权核范数最小化的红外弱小目标检测方法.该方法将原始红外图像转化为新的红外块图像模式,在红外块图像上,以鲁棒主成分分析(RPCA)为基础,将图像数据矩阵分解为一个低秩矩阵和一个稀疏矩阵;针对RPCA模型对复杂背景描述能力弱的不足,引入了加权核范数来更好地描述背景的低秩特性,并给出了相应的优化求解算法;同时,给出了一种自适应阈值分割方法,准确地从稀疏目标图像中提取出弱小目标.基于天空、海洋、山地、沙漠4种不同场景进行红外弱小目标检测,并比较了该算法和已有算法的性能,结果表明:该算法能有效地降低复杂背景边缘产生的虚警,提高目标检测准确率.     

基于红外图像分割技术的远程热点源定位系统设计

传统的电力设备过热故障都是通过人工检测完成的,无法做到无接触检测,危险性较强。结合红外热成像理论,设计并实现基于红外图像处理技术的电力设备过热故障检测系统,介绍了系统的总体结构。通过远程图像采集模块完成电力设备范围内红外图像数据的采集以及预处理,DSP模块作为红外设备图像实时处理的核心,实现整个系统的控制及调控。利用FPGA模块实现图像信号数据的暂存、预处理及匹配等操作。详细分析了基于红外图像分割技术的软件设计基础和实现方法;并给出系统程序实现代码。系统测试结果显示,所提系统具有很高的可行性及实用性。     

空时自适应混合高斯模型复杂背景运动目标检测

为克服传统基于单像素建模方法存在的缺陷,解决复杂背景下的运动目标检测问题,将视频图像序列的空间信息引入背景建模过程中,研究了邻域更新、二维联合直方图信息熵判别、空时平滑等方法.采用引导滤波方法对视频图像进行预处理,以消除图像噪声,并保留图像中目标的边缘信息,给出了算法处理流程和实现步骤.在不同的评测数据库及现实捕获的视频图像上进行了定性及定量实验,结果表明,本文提出的算法在目标检测准确度和完整性等指标上优于传统的同类型算法,为复杂背景环境下的运动目标检测提供了一种新的解决方法.      

复杂背景下改进的红外弱小目标检测

许多研究者关注红外弱小目标检测领域并进行过种种探索，然而复杂背景下检测的难题始终未得到满意的解决。复杂背景下的杂波难以消除，目标检测无法得到显著结果。为此，本文提出了一种基于高升压滤波器的加权三层窗口目标检测算法HB-WTLLCM（High-Boost Weighted Tri-Layer Local Contrast Measure），针对复杂背景的目标检测进行目标增强，从而提高检测率。本文算法首先利用改进的高升压滤波器对红外原始图像进行预处理，再利用三层嵌套窗口，根据目标形状进行局部对比度增强。最后引入一种基于复杂度评估的加权算法，进一步进行目标增强和随机噪声抑制。实验数据显示，本文提出的算法相比于主流算法在多建筑、多树木的复杂背景下目标增强能力更强，检测率更高。上述结果提示，本文提出的HB-WTLLCM算法对于复杂场景下红外弱小目标进行检测具有一定优势。     

几种边缘检测算子在红外图像处理方面应用研究

为了从原始红外图像中提取目标轮廓信息,并克服图像对比度低、噪声干扰大等缺点,需要对红外图像进行边缘检测处理。文章分析Sobel,Canny等几种常用边缘检测算子原理并将其应用于红外图像的边缘检测,同时根据仿真结果比较了它们所代表的一阶梯度算子、二阶梯度算子以及复合检测算子在不同类型红外图像边缘检测中的表现,总结了不同算子检测效果的特点并分析其对应的理论依据。为今后红外图像处理中边缘检测算子的选择提供了参考。     

一种对阴影鲁棒的背景建模算法

为消除前景图像的阴影,提出了一种基于尺度不变局部三元模式(SILTP)的视频图像背景建模算法。该算法利用图像帧级、图像块级和像素级三级信息进行设计.在图像帧级,利用全局灰度均值处理亮度突变;在图像块级,利用SILTP纹理图像基于图像块进行背景建模,快速定位前景目标大致轮廓;在像素级,用类ViBe算法检测前景目标精确边界.实验表明该算法不仅可有效消除前景图像的阴影,对复杂场景亦具有较好适应性.     

基于非线性局部滤波的红外小目标检测方法

为提高复杂环境下红外小目标的检测效率,将图像分为平坦区域、边缘区域和小目标区域三种区域,并针对三种成分的特点,提出基于拉普拉斯金字塔的非线性局部滤波检测方法。首先将图像进行高斯金字塔分解,将高斯低通金字塔与原图像尺寸匹配后,相减并进行阈值操作,抑制平坦区域;其次将标记像素灰度值与其周围环域均值的最小差作为指标,滤除边界区域;最后将非线性局部滤波结果生成相应的拉普拉斯金字塔各层系数,重构得到高对比度的检测图像,利用邻域特点剔除孤立噪声点并通过简单阈值标记红外小目标。实验结果表明：与现有其他算法相比,该检测算法能够对复杂背景有效抑制,检测速度快。     

基于新的加权局部熵的小目标红外图像处理

为了有效地处理低信噪比复杂背景下的小目标红外图像,提出一种基于新的加权局部图像熵的小目标红外图像处理方法.该方法利用小目标红外图像的内在特点,提出多尺度灰度差异算子和局部图像熵算子,然后通过点积运算获得加权局部图像熵,从而有效地抑制红外图像背景和噪声、增强目标,最终大幅度地提高图像的信噪比.仿真实验结果表明:所提方法能高效地处理复杂背景下小目标红外图像,具有一定的理论和应用价值.     

结合SVM和分形维数的多特征红外人造目标提取

研究了红外图像中人造目标的提取.首先,通过计算红外图像目标的分形维数确定红外目标和背景的大致区域;然后,分别提取目标图像和背景图像的灰度级特征(邻域中心像素亮度、邻域中值亮度和邻域平均亮度),再利用支持向量机(SVM)进行训练,并尝试用不同的核函数及其参数建立最适当的区分目标和背景像素点的模型,进而把红外图像像素点分成目标和背景2类;最后,利用构建的模型实现红外图像中人造目标的提取.实验结果表明,用该方法建立的分类模型可以有效地提取红外图像中的人造目标.     

基于视觉注意机制的红外弱小目标检测

提出了一种基于视觉注意机制的红外小目标检测算法.通过形态学Top-hat算子对图像背景进行抑制,并根据目标与周围背景的对比度不同生成显著图后分割出目标感兴趣区,在感兴趣区域内对每帧图片在尺度空间采用Dog算子处理提高图像信杂比,获得具有较大信杂比的点.为避免目标在帧中消失,采用PID算法跟踪目标点,在可疑目标点周围小区域内采用视网膜皮层理论(Retinex)算法对图像局部区域增强再重新分割出目标.实验证明:该算法能有效对红外小目标进行检测,算法在不同背景的图像检测性能都趋于稳定,当目标融于背景时,能很好地将红外目标检测出来.     

行均值梯度与直线拟合联合优化的UUV海面红外图像海天线检测

在近海面水下无人航行器(underwater unmanned vehicle,UUV)的红外图像采集过程中,由于波浪起伏引起的高倾斜度、海空背景复杂等原因,红外图像的噪声过大,不利于目标的识别与海天线的检测。为此提出了一种海天线检测的改进方法。首先,将经过中值滤波和非线性增强预处理后的红外图像进行处理,得到行均值梯度图,确定海天线粗略位置;然后对其中的天空区域和海面区域进行滤波平滑处理,平滑二者背景中灰度起伏较大的噪声;最后利用优化的直线拟合法对天空区域和海面区域滤波后的图像进行海天线提取。实验结果表明,该方法可改善海天线位置的检测效果,具有较强的通用性,适用于复杂的海天环境。