红外空域弱小目标探测系统中恒虚警技术研究

对空域中弱小目标的探测是红外成像防御与制导的关键技术。由于空域中弱小目标距离较远,在红外探测器上呈现为无纹理特征的弱小点。由于红外探测器噪声与视场中杂波干扰,很难将目标从红外图像中提取出来。在红外空域弱小目标探测系统中,虚警率与探测率是一对矛盾的概念。针对这一问题提出了一种基于杂波模型估计理论的恒虚警(CFAR)检测技术。该CFAR技术是建立在对红外图像背景杂波分析建模的基础上,根据Neyman-Pearson准则设计CFAR检测器,实现在恒定虚警的前提下最大化追求系统的探测率,以此提高红外空域弱小目标探测系统的探测距离和目标识别能力。     

基于风险估计的弱小目标恒虚警检测

复杂背景下的红外弱小目标检测是目标探测领域的一个难题。为了有效抑制复杂背景的干扰,降低复杂背景所带来的虚警,提出了一种基于风险估计的恒虚警检测方法。首先,分析了背景分布的统计方法,对传统的正态分布统计方法予以改进,对滤波后的图像做局部灰度的分布统计,从而更准确地描述背景图像的分布规律。然后,在传统的恒虚警算法中加入风险估计,将背景复杂度作为风险估计判断依据,利用风险估计自适应调整分割阈值,从而达到抑制背景干扰、减少虚警和误判的目的。最后,实验结果表明:该算法可以显著减少复杂背景造成的虚警,并保证能够有效探测出弱小目标。     

利用光电经纬仪修正地基红外搜索跟踪系统静态误差的方法

为了提高红外搜索跟踪系统对目标的定位精度,提出了一种利用光电经纬仪修正地基红外搜索跟踪系统的静态误差方法。首先根据地基红外搜索跟踪系统的跟踪机架的三轴结构,分析了系统静态误差的主要来源,并得出了系统静态误差的数学模型;再使用高精度的光电经纬仪与红外搜索跟踪系统同时测量多个相同的远处固定目标,得到两组测量数据并输入误差模型,采用最小二乘法拟合出误差模型系数。根据误差模型系数计算出红外搜索跟踪系统的系统静态误差,再在观测数据中将系统静态误差减去,最终完成系统静态误差的修正。最后给出了对某型号红外搜索跟踪系统进行静态误差测量修正的实验结果。     

红外图像处理算法硬件实现验证系统

由红外探测器采集得到的原始红外图像需要经过各种硬件算法处理才能使用,而这些硬件算法受限于FPGA和DSP的系统资源上限往往需要进行必要的优化和精简,导致处理效果相较于上位机端同功能的软件算法大打折扣。提出了一种软硬件算法对比平台,通过全双工千兆网络联系上位机和硬件系统,定性对比移植后的硬件算法和上位机软件算法之间的差异,以此作为改善硬件移植后的算法的依据,并对硬件移植后算法的性能进行评价。主要做法为:首先通过千兆网络将探测器输出的原始红外视频源传输到上位机预存,进而上位机将预存的原始红外视频发给硬件处理板进行硬件算法处理并回接处理结果,最后上位机将预存的原始红外视频通过同功能软件算法处理后与硬件处理后的红外视频逐帧进行差值处理,定性得出硬件算法优劣。     

一种用软件来实现的莫尔条纹数字化细分技术

本文提出了一种新的莫尔条纹数字细分技术 ,即采用数字信号处理与软件计算的方法 ,利用单片机的信号处理能力 ,把数字化的两路正弦信号经过软件作内插形成相位差 4 5°的四路正弦信号 ,并对这四路信号进行过零点判断和计数 ,实现莫尔条纹八细分 ,在此基础上 ,利用某一时刻四路信号的采样值 ,在正弦信号线性较好的区段 ,用平行四边形法作一线性函数 ,完成莫尔条纹的十细分 ,利用此方法 ,角度测量的分辨力可达 1″。     

实时红外图像非均匀性校正技术研究

在红外成像系统中,由于采用了一维线列探测器并行扫描方式,其中多个探测器的非均匀性会导致图像上出现水平纹理,使得输出图像的视觉效果很差。本文介绍了非均匀性校正原理,从数字图像处理的角度阐述了其校正方法,提出了因子加权校正结构,最后给出其硬件实现。     

微光图像固定图案噪声实时处理技术

固定图案噪声是微光成像系统的主要噪声之一,它直接导致了微光图像质量的下降,因此必须予以处理以提高图像的视觉效果。文中通过对微光图像固定图案噪声的特征及其产生机理进行深入的研究,从数字图像处理的角度阐述了固定图案噪声的处理方法,提出一种因子加权校正结构并给出其硬件实现。实验结果表明,通过该方法的处理可以有效地消除微光图像固定图案噪声,提高图像的质量,增强人眼的视觉效果。     

二维时间延迟积分红外图像实时增强处理技术

分析了热像仪输出图像的特征,针对非制冷红外焦平面阵列探测器图像对比度较差的问题,提出一种既能有效增强红外图像又能避免通常多帧累加造成边缘模糊的二维时间延迟积分技术,并介绍了具体的硬件实现方法。利用该技术能完成对红外图像的实时处理,且图像增强效果明显。     

基于函数拟合AoA任意分布的MIMO信道特征分析

针对波达信号谱的任意性,采用角度域基函数采样法,建立多入多出（MIMO）天线衰落空间相关性（SFC）计算模型。提出了以基函数展开法,加权叠加形成符合多样无线场景波达信号近似信号到达角（AoA）复杂分布函数,导出了完整理论计算式。并对微蜂窝城市传播信道的实测数据进行了验证和分段指数非线性拟合分析,导出了实测信道下的MIMO SFC的近似拟合解,探讨了基函数采样数和加权系数的选取对计算精度的影响。研究结果表明此拟合法对任意波达信号谱分布和信道实测数据的整合有较高的拟合度,提出的近似算法可准确地拟合MIMO多天线系统的衰落相关信道特征,且能大幅度降低其计算的复杂度,提高运算效率,节省了仿真时间。此法能有效研究MIMO系统在特殊场景中的信道特征,并可推广到在多维空间域中对Massive MIMO的分析。     

复杂场景下单光子激光雷达深度估计方法

单光子激光雷达广泛应用于三维场景的深度和强度信息获取。在复杂场景中存在多个具有不同深度不同反射率的目标，在少返回光子和高背景噪声的情况下，传统方法对这些目标无法做出针对性处理。因此，提出一种复杂场景下单光子激光雷达深度估计方法。该方法充分利用回波信号的时域相关性，对激光雷达三维点云数据进行时域上的全局多深度开窗，并利用空间相关性进行空像素的加权填补。在优化框架下，基于预处理后的激光雷达三维点云数据建立泊松分布模型。最终采用交替方向乘子法求解成本函数的最小值，以得到准确的深度估计。实验结果表明，相较于常规方法，在远距离复杂场景下，所提方法估计深度图像的重建信噪比提高了至少15%，有效改善了深度图像的质量，提升了对低光子水平的鲁棒性。