天基运动小目标检测若干关键技术研究
发布时间：2021-11-02 10:12
空间运动小目标检测跟踪算法的研究是天基探测领域的前沿研究内容,当前研究的主要不足在于复杂起伏背景抑制难、背景边缘滤除策略粗、移动背景应对方法缺。本课题针对这些不足,开展天基微弱运动小目标检测的相关算法研究,针对背景漂移<1p/f、SCR≤1的环境,探讨有效的算法模型和关键技术,以解决强杂波、复杂背景中获取点目标并保证低虚警率这一核心问题。研究成果包括:（1）针对传统背景抑制算法对SCR≤1的图像中杂波抑制效果较差这一不足,提出“融合形态学算子的非局部均值滤波（TPNLM）”背景抑制算法模型。该算法能够在最低SCR≈0.22的环境下增强弱点目标,达到平均33.60倍的信杂比增益,优于同类的其他代表性背景抑制/目标增强算法。（2）针对低信杂比（SCR≤1）环境下单帧目标提取精度差这一难点,提出“邻域显著图（NSM）”算法模型。该算法适用于云层/陆地等强杂波环境下的目标检测,能够在SCR≤1（最小SCR≈0.55）的环境下获取平均50倍的SCR增益、平均检测率98%、虚警率在1.22×10-5以下,优于同类的其他空域检测算法。（3）针对大量杂波存在的图像序列,利用...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“火球”撞击地球事件Fig1.1"Fireball"hitstheearthevents
图 1.2 美国 SBIRS 系统整体投入情况Fig 1.2 The overall investment situation of the US SBIRS system天基探测系统不受地理和气象条件制约，可实现在几百千米至几万千米高度的太空轨道上对更开阔视野的目标进行探测。对于目前的星载系统而言，由于接收到的目标信号受到远距离探测、大背景噪声、低信噪比、杂波干扰等因素的影响，目标信号极其微弱且较易淹没在强噪声背景中。天基探测器负责“发现”目标，而真正的“找到目标”需要依靠性能优良的算法。影响检测精度的主要因素是复杂的背景，它们多是虚警的来源，如图 1.3 所示，这些主要虚警来源都会造成信息误报或者漏报，在这种环境下运动目标检测跟踪算法的优劣直接影响着运动目标跟踪的稳定性和精确度，也直接影响着后续反应和处理的准确性。
图 1.2 美国 SBIRS 系统整体投入情况Fig 1.2 The overall investment situation of the US SBIRS system天基探测系统不受地理和气象条件制约，可实现在几百千米至几万千米高度的太空轨道上对更开阔视野的目标进行探测。对于目前的星载系统而言，由于接收到的目标信号受到远距离探测、大背景噪声、低信噪比、杂波干扰等因素的影响，目标信号极其微弱且较易淹没在强噪声背景中。天基探测器负责“发现”目标，而真正的“找到目标”需要依靠性能优良的算法。影响检测精度的主要因素是复杂的背景，它们多是虚警的来源，如图 1.3 所示，这些主要虚警来源都会造成信息误报或者漏报，在这种环境下运动目标检测跟踪算法的优劣直接影响着运动目标跟踪的稳定性和精确度，也直接影响着后续反应和处理的准确性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SBIRS-GEO预警卫星工作机理与探测参数分析[J]. 刘尊洋,李修和. 激光与红外. 2018(03)
[2]天基微弱运动点目标检测研究综述[J]. 吕凭乐,赵丹新,孙胜利. 红外. 2017(01)
[3]Detecting slowly moving infrared targets using temporal filtering and association strategy[J]. Jing-li GAO,Cheng-lin WEN,Zhe-jing BAO,Mei-qin LIU. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2016(11)
[4]SBIRS-GEO卫星预警探测流程及信噪比阈值建模分析[J]. 丁国振,张占月,郭力闻,张喆. 装备学院学报. 2014(05)
[5]星载光电成像系统对空间点目标成像的弥散与拖尾特性研究[J]. 吕建明,牛燕雄,刘海霞,张颖,许冰,牛海莎,刘雯文,杨露. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[6]时空域结合的红外弱小运动目标检测新方法[J]. 柯泽贤,江汉红,张朝亮. 仪器仪表学报. 2013(06)
[7]美军SBIRS GEO-1预警卫星探测预警能力分析[J]. 李小将,金山,廖海玲,王建华. 激光与红外. 2013(01)
[8]红外焦平面探测器辐射非均匀性校正方法[J]. 段东,沙晟春,张双垒,黄思婕,陈凡胜. 红外与激光工程. 2012(10)
[9]大面阵彩色CCD航测相机的辐射定标[J]. 修吉宏,黄浦,李军,李友一. 光学精密工程. 2012(06)
[10]一种空时域结合滤波的运动弱小目标检测方法[J]. 王博,张建奇. 西安电子科技大学学报. 2010(03)
博士论文
[1]空间红外弱小目标高可靠检测方法研究[D]. 张双垒.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[2]空间面阵凝视型探测系统高灵敏度探测方法研究[D]. 苏晓锋.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]复杂背景中红外弱小目标探测方法研究[D]. 胡永生.南京理工大学 2008
[4]关于抖动对点目标检测与跟踪的影响的研究[D]. 曹瑛.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2007
硕士论文
[1]天基光学探测中典型干扰源的光谱辐射特性分析[D]. 张传新.哈尔滨工业大学 2015
[2]地球及临边背景红外辐射特性研究[D]. 张中健.南京航空航天大学 2014
[3]红外成像系统关键技术研究与实现[D]. 尚磊.西安电子科技大学 2013
[4]地球大气背景光谱辐射特性的理论建模[D]. 孟雪琴.电子科技大学 2009
本文编号：3471848
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市
【文章页数】：192 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“火球”撞击地球事件Fig1.1"Fireball"hitstheearthevents
图 1.2 美国 SBIRS 系统整体投入情况Fig 1.2 The overall investment situation of the US SBIRS system天基探测系统不受地理和气象条件制约，可实现在几百千米至几万千米高度的太空轨道上对更开阔视野的目标进行探测。对于目前的星载系统而言，由于接收到的目标信号受到远距离探测、大背景噪声、低信噪比、杂波干扰等因素的影响，目标信号极其微弱且较易淹没在强噪声背景中。天基探测器负责“发现”目标，而真正的“找到目标”需要依靠性能优良的算法。影响检测精度的主要因素是复杂的背景，它们多是虚警的来源，如图 1.3 所示，这些主要虚警来源都会造成信息误报或者漏报，在这种环境下运动目标检测跟踪算法的优劣直接影响着运动目标跟踪的稳定性和精确度，也直接影响着后续反应和处理的准确性。
图 1.2 美国 SBIRS 系统整体投入情况Fig 1.2 The overall investment situation of the US SBIRS system天基探测系统不受地理和气象条件制约，可实现在几百千米至几万千米高度的太空轨道上对更开阔视野的目标进行探测。对于目前的星载系统而言，由于接收到的目标信号受到远距离探测、大背景噪声、低信噪比、杂波干扰等因素的影响，目标信号极其微弱且较易淹没在强噪声背景中。天基探测器负责“发现”目标，而真正的“找到目标”需要依靠性能优良的算法。影响检测精度的主要因素是复杂的背景，它们多是虚警的来源，如图 1.3 所示，这些主要虚警来源都会造成信息误报或者漏报，在这种环境下运动目标检测跟踪算法的优劣直接影响着运动目标跟踪的稳定性和精确度，也直接影响着后续反应和处理的准确性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SBIRS-GEO预警卫星工作机理与探测参数分析[J]. 刘尊洋,李修和. 激光与红外. 2018(03)
[2]天基微弱运动点目标检测研究综述[J]. 吕凭乐,赵丹新,孙胜利. 红外. 2017(01)
[3]Detecting slowly moving infrared targets using temporal filtering and association strategy[J]. Jing-li GAO,Cheng-lin WEN,Zhe-jing BAO,Mei-qin LIU. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2016(11)
[4]SBIRS-GEO卫星预警探测流程及信噪比阈值建模分析[J]. 丁国振,张占月,郭力闻,张喆. 装备学院学报. 2014(05)
[5]星载光电成像系统对空间点目标成像的弥散与拖尾特性研究[J]. 吕建明,牛燕雄,刘海霞,张颖,许冰,牛海莎,刘雯文,杨露. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[6]时空域结合的红外弱小运动目标检测新方法[J]. 柯泽贤,江汉红,张朝亮. 仪器仪表学报. 2013(06)
[7]美军SBIRS GEO-1预警卫星探测预警能力分析[J]. 李小将,金山,廖海玲,王建华. 激光与红外. 2013(01)
[8]红外焦平面探测器辐射非均匀性校正方法[J]. 段东,沙晟春,张双垒,黄思婕,陈凡胜. 红外与激光工程. 2012(10)
[9]大面阵彩色CCD航测相机的辐射定标[J]. 修吉宏,黄浦,李军,李友一. 光学精密工程. 2012(06)
[10]一种空时域结合滤波的运动弱小目标检测方法[J]. 王博,张建奇. 西安电子科技大学学报. 2010(03)
博士论文
[1]空间红外弱小目标高可靠检测方法研究[D]. 张双垒.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[2]空间面阵凝视型探测系统高灵敏度探测方法研究[D]. 苏晓锋.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]复杂背景中红外弱小目标探测方法研究[D]. 胡永生.南京理工大学 2008
[4]关于抖动对点目标检测与跟踪的影响的研究[D]. 曹瑛.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2007
硕士论文
[1]天基光学探测中典型干扰源的光谱辐射特性分析[D]. 张传新.哈尔滨工业大学 2015
[2]地球及临边背景红外辐射特性研究[D]. 张中健.南京航空航天大学 2014
[3]红外成像系统关键技术研究与实现[D]. 尚磊.西安电子科技大学 2013
[4]地球大气背景光谱辐射特性的理论建模[D]. 孟雪琴.电子科技大学 2009
本文编号：3471848
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