引言
复杂背景中弱小目标的检测与跟踪一直是监视和告警系统的重要组成部分。要求监视和告警系统具备极快的反应就只有及时地发现目标、跟踪目标、捕获和锁定目标。而监视和告警系统为了增大其有效作用距离,要求在远距离发现目标,因此在绝大部分时间内,目标在视场中是以小目标(点和斑点目标)形态出现的。因此,复杂背景下低信噪比红外弱小目标检测是武器系统中的关键技术之一,是运动目标探测中一个重要的课题。
在自然环境中,目标与背景的成像条件是不可控制的,随机因素和复杂背景给目标检测和跟踪带来很大困难[1],主要表现在:(1) 缺少关于背景的统计先验信息;(2)目标的信噪比非常低以至于很难从单幅图像中检测出目标;(3)目标可能会在某时间出现或消失;(4)无法得到形状、纹理等有用的目标特征;(5)仅有的检测信息是目标未知的亮度和移动速度。因此,对低对比度小目标的检测与跟踪技术的研究,对于提高现代高技术武器的作战距离及反应速度具有重要意义。
1.红外目标图像特性分析
红外目标图像可以用以下的模型描述: f(m,n)=T(m,n) B(m,n) N(m,n)。
式中f(m,n)为场景图像;T(m,n)为目标点灰度;B(m,n)为背景图像;N(m,n)为噪声图像。
对于目标红外图像,目标背景和噪声具有以下特点[2]:
(1)目标在成像系统的焦平面上成像面积很小,只占一个或几个像素,无形状与结构信息,噪声也有此特性;
(2)目标与背景的灰度不相关,只占图像空间频域的高频成分; 在一般情况下背景变化比较缓慢,内部变化较均匀,像素之间有较强的相关性,主要占据图像的低频成分噪声与目标类似,也为高频成分;
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