目标监视相机噪声对目标检测的影响及抑制方法研究

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天基红外目标监视系统具有视场范围大,监测范围广等特点。线列扫描探测器存在一定的干扰降低了系统对低信噪比目标的检测能力,其中不仅包含常见的盲元与非均匀性噪声,还包含闪元以及扫描微抖动等。天基红外复杂的背景也影响了系统对真实目标的检测,包含地面背景、云层背景、海洋背景等。地面背景中的类目标点和云层海洋背景中的强日光反射区域会对目标检测产生较大影响。  本文主要研究扫描图像中影响目标检测的干扰因素,并提出对应的抑制方法,以降低虚警率,提高目标的检测概率。  红外探测器中闪元现象对目标检测的影响较大。闪元在一定的时间范围内,输出电平波动较大,有时又趋于正常。现有的目标检测方法,极容易在闪元位置产生虚警。由于闪元是红外探测器固有现象,难以在探测器端消除其影响,基于图像的处理方法成为一种可能的途径。为了消除闪元的影响,本文提出了基于图像序列的闪元的检测与抑制方法。  相机在成像过程中微抖动现象对目标检测也会产生一定的影响。这种微抖动不仅会带来帧间全局的亚像素位移,还会在不同的位置产生不同的亚像素位移量。这种现象使现有的刚性及非刚性图像配准方法失效,导致背景抑制过程仍然存在大量的背景残余,造成虚警。为了实现在存在微抖动的情况下图像的帧间配准,本文提出了基于最小二乘的局部配准方法。  地面热源点会在图像上形成较多的类目标点,当前的目标检测算法很难在前期将其抑制。正午前后,高空厚积云层会产生较强的日光反射,并且其强度随着太阳照射角度的变化而动态变化,虽然有方法针对这种强反射区域进行了相应处理,但某些强反射区域依然会保留顽固的杂波干扰。在背景抑制之后,类目标点及强反射云层依然保留了较强的波动特性,基于这种统计特性设计了多帧时序最小值投影的方法检测类目标点及强反射云层区域。  本文在对目标监视相机闪元、微抖动等探测器系统干扰及类目标点、强反射区域等强背景干扰的研究的过程中,分别分析了其对目标检测的影响,并建立了影响因素与目标检测虚警率的关系模型。提出的多种对应方法对干扰抑制之后,为目标检测算法扫清了障碍,提高了系统对弱小目标的检测能力。
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