红外点目标定量检测关键技术研究
本文关键词:红外点目标定量检测关键技术研究 出处:《中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)》2017年博士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 点目标 定量检测 波段选择 采样体制 马尔可夫随机场(MRF) 亚像元
【摘要】:点目标探测一直是各种军用、民用卫星遥感领域中较为活跃的课题,其中提升星载红外系统的点目标检测能力在我国航天事业中扮演着重要角色。由于探测点目标的特殊性,通过仪器特性参数和数据处理算法的优化提升其检测能力还存在很大空间,尤其是目前谈论的检测在目标的定量程度上还偏低。针对该薄弱环节,本文通过成像仿真模型和方法详细分析了工作波段以及采样体制对点目标检测性能的影响,提出了改进的单帧检测算法以及一种在先验信息匮乏情况下的亚像元特性反演算法,打破了常规检测问题的枷锁,从不同角度探讨了提升点目标检测定量程度的方法,探索性地研究了亚像元点目标的定量检测问题,相关研究成果可以为星载目标探测系统的研制以及其数据分析解决方案的设计提供参考。论文的主要研究成果和创新点是:(1)在星载目标探测系统的波段选择分析方面,对目标、有云和无云情况下地-气背景的红外辐射特性进行了详细分析和仿真计算,设计了基于最优信杂比的波段选择方法,针对目标的早期发现,得出了遥感器入瞳处的、不同杂波条件下的最优探测波段。(2)在星载目标探测系统的采样体制分析方面,建立了亚像元目标的采样模型,弥补了现有研究方法在数值仿真方面的不足;多方面分析、验证了两倍瞬时视场过采样的性能优势和劣势,提出了该过采样对目标信号和目标信杂比实际上是有抑制作用,不适用于低信杂比条件下的目标探测;提出了过采样在量化目标辐射强度方面的“过采集”误差。(3)在点目标单帧检测算法方面明确提出有效像元检测;提出了一种基于复杂背景可分性度量的信杂比准则用于目标的检出,该方法在具有阶跃特征的结构化背景中的性能更优;构造了马尔可夫随机场(MRF)对欧式空间距离的标号场概率响应模型,并通过高阶能量函数提高了目标概率对邻域标记变化的响应能力。改进方法在目标空间-辐射维度的检测能力更强。(4)在目标特性反演方面,将目标检测问题从“定性”提升到“定量”的层面,在一定假设条件下,提出了一种在先验知识匮乏情况下反演点目标亚像元特性的算法,并通过成像链路正演模型验证了反演算法可以比较准确地估计亚像元目标的温度和面积比例。
[Abstract]:Point target detection has been an active research topic in the field of military and civilian satellite remote sensing, which point target detection capability of spaceborne infrared system in China's aerospace industry plays an important role. Because of the particularity of point target detection, by optimizing the parameters and data processing algorithms to improve the detection ability of instrument characteristics still exist a lot of space, especially in the detection of the current talk about quantitative target is also low. In view of the weak link, the effect of imaging simulation model and method is analyzed in detail and the band sampling system on the detection performance of point target, put forward the single frame detection algorithm and a priori information under the condition of the lack of sub pixel characteristic inversion algorithm, to break the routine detection of chains, discusses the method of lifting point target detection quantitative degree from different angles, the exploration of the Study on the quantitative detection of the subpixel target, analysis of related research results can be developed for spaceborne target detection system and its data to provide a reference solution design. The main research results and innovations are: (1) in spaceborne target detection system for band selection analysis, the target infrared radiation the characteristics of the cloud and cloudless conditions - gas background was calculated with analysis and simulation, the design method to select the optimal SNR band based on the early detection of the target, the remote entrance pupil, the optimal conditions of different clutter detection band. (2) in spaceborne sampling system target detection system analysis, establish the sampling model of subpixel target, making up for the deficiency of the existing research methods in numerical simulation; multi analysis, verify the performance advantage over two times the instantaneous field sampling And put forward the disadvantages, over sampling of the target signal and the target SNR is actually inhibited, is not suitable for low SNR conditions of target detection; proposed over sampling error in quantitative acquisition "target radiation intensity". (3) proposed effective pixels detection in single point target frame detection algorithm; presents a complex background separability measure based on signal-to-noise ratio criterion for target detection, this method has the properties of the structured background step characteristic of better; construct a Markov random field (MRF) on the European Space label field response probability model, and improve the response the ability to target the probability of neighborhood change marker through higher order energy function. The improved method of target space dimension radiation detection capability. (4) the target characteristics inversion, will enhance the target detection problem from the "qualitative" To "quantitative" level, under certain assumptions, the sub-pixel characteristics of an inversion under the condition of the lack of prior knowledge of point target imaging algorithm, and through the forward link model proved that the algorithm can accurately estimate the temperature and area proportion of sub pixel target.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V443.5;TN219
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 熊辉,李吉成,沈振康;运用形态膨胀检测红外运动点目标[J];系统工程与电子技术;1998年11期
2 李红伟;王向军;张竞;;动背景中高速掠过点目标的双窗口捕捉算法[J];宇航计测技术;2009年02期
3 陈朝阳,张桂林;提高红外点目标图像单帧检测概率的背景抑制法[J];华中理工大学学报;1997年12期
4 贺利洁,江晓安;运动点目标的检测识别方法[J];佳木斯工学院学报;1997年03期
5 徐志伟;;飞弹惊雷——攻击“点目标”的新突破(上)[J];兵器知识;1998年09期
6 钱浙滨,史殿伟,刘小红;基于分段复合的运动点目标序贯检测算法[J];系统工程与电子技术;1997年10期
7 吴晗平;;掠海红外动态点目标图像仿真系统[J];光学精密工程;2007年08期
8 韩玲菊;;空对面武器的精确制导和远距离发射新技术[J];飞航导弹;1986年12期
9 熊辉,沈振康;低信噪比抖动红外点目标的检测[J];国防科技大学学报;1998年02期
10 丛明煜;何文家;逯力红;鲍文卓;张寅;;复杂背景成像条件下运动点目标的轨迹提取[J];光学精密工程;2012年07期
相关会议论文 前9条
1 张蓉;陈兴无;卓红艳;王磊;吴剑涛;李正东;;一种空中红外运动点目标的检测算法[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
2 张弘;赵保军;毛二可;;在空间复杂背景下一种红外点目标实时有效的检测方法[A];第七届北京青年科技论文评选获奖论文集[C];2003年
3 董春杨;龙腾;;点目标模拟信号的产生及实时回放的实现[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年
4 范宏深;孙大成;张军;;地表背景条件下红外低温点目标探测距离研究[A];第二届红外成像系统仿真测试与评价技术研讨会论文集[C];2008年
5 任华军;张健;;红外点目标探测距离方程的应用分析[A];豫赣黑苏鲁五省光学(激光)学会联合学术2012年会论文摘要集[C];2012年
6 李斌;刘刚;胡秋平;罗成强;;基于像面能量分布的红外点目标定位研究[A];2013年(第五届)西部光子学学术会议论文集[C];2013年
7 傅志中;刘镰斧;李在铭;;M-G分布模型与点目标自适应检测算法[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
8 李刚;张恒金;;天空背景红外点目标探测距离估算研究[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
9 兰硕;刘明川;;基于亚像元成像技术的折轴三反射光学系统设计[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年
相关重要报纸文章 前10条
1 杨小龙 记者 冯德富 顾朝清 赵福友 记者 潘剑;为重点险点目标构筑安全屏障[N];人民武警;2004年
2 邱阳 周飞 记者 刘宗银;四川总队贯彻“三个有效”确保险点目标安全[N];人民武警;2004年
3 上海总队十支队 陶敏;“人”字当头才能化“险”为夷[N];人民武警;2007年
4 张家升 姜金耀 郑启雄 特约记者 曹定华 吕向阳 李晓舟 记者 刘贵增;既能有效防范 更能稳妥处置[N];人民武警;2003年
5 武成海 张彦国 范宗保;甘肃总队险点勤务综合防范能力提升[N];人民武警;2005年
6 毛孝成 记者 朱红亮;靠铁纪铸起铜墙铁壁[N];人民武警;2005年
7 黄真 吴敏忠 本报记者 杨淑芳;防线牢不可破[N];人民武警;2004年
8 白富平 杨杰 周岱;用“三个有效”提升险点勤务质量[N];人民武警;2004年
9 证券时报记者 谭恕;沪指再创反弹新高 乐观派喊出5000点目标[N];证券时报;2014年
10 徐松柏;确保险点勤务实现三个有效[N];人民武警;2004年
相关博士学位论文 前3条
1 苏晓锋;空间面阵凝视型探测系统高灵敏度探测方法研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年
2 李涛;基于点面散射体的多时相雷达干涉模型与形变探测方法[D];西南交通大学;2014年
3 许雄;顾及地物空间特性的遥感影像亚像元定位理论与方法研究[D];武汉大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘可辉;天基红外点目标成像特征研究[D];西安电子科技大学;2014年
2 张鹏;弱小点目标的检测[D];上海交通大学;2007年
3 冯志庆;红外点目标多光谱数据融合识别方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2002年
4 李怡芳;幸运成像技术的理论和数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2008年
5 张颖;基于MODIS资料的积雪亚像元制图算法研究[D];兰州大学;2015年
6 王继红;线阵CCD亚像元超分辨率重建方法研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年
7 杭丹维;南疆覆膜农田亚像元制图及热环境效应定量测算[D];浙江大学;2016年
8 范明阳;基于光谱解混和目标优化的高光谱图像亚像元定位研究[D];杭州电子科技大学;2016年
9 陈育冬;基于ARM的亚像元级高精度线径测量系统设计[D];苏州大学;2016年
10 谭志敏;遥感影像亚像元定位算法研究[D];华中科技大学;2013年
,本文编号:1394632
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1394632.html