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根据人类视觉发现并跟踪目标的原理,提出了一种基于双时间尺度信号分析的户外小目标跟踪方法.在短时间尺度信息分析中,通过时空联合滤波,滤除运动前景信息中的瞬时随机噪声,提取高置信度候选运动小目标信息;在长时间尺度信息分析中,通过分析背景运动和目标运动的运动特性,提出了小目标运动轨迹平滑性约束条件,基于目标的运动信息和姿态信息构建了能量函数,利用基于全局优化的Viterbi快速算法在长时间尺度上实时求解目标运动的时空三维轨迹.不同场景条件下远程小目标跟踪实验表明了我们所提出方法的有效性和鲁棒性.该方法的算