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空中集群弱小目标红外/电视复合探测与跟踪技术

空中集群弱小目标红外/电视复合探测与跟踪技术

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作者：韩郡郡西安工业大学

学位级别：硕士

当今战争中,领空权的争夺与空中作战在军事战场中起着至关重要的作用,无人机集群协同作战是空战中核心技术之一,实现空中集群弱小目标的精确探测与跟踪,对于提升我国对空作战的技术实力具有重大意义。现有的基于红外、电视或雷达的单一... 详细信息

当今战争中,领空权的争夺与空中作战在军事战场中起着至关重要的作用,无人机集群协同作战是空战中核心技术之一,实现空中集群弱小目标的精确探测与跟踪,对于提升我国对空作战的技术实力具有重大意义。现有的基于红外、电视或雷达的单一模式空中目标探测系统,难以满足对弱小目标的精确探测和跟踪的需求。本文针对空中集群弱小目标,研究了基于红外、电视双波段复合探测与跟踪技术,主要工作如下:1)提出了一种弱小目标红外/电视图像融合算法。利用非下采样剪切波变换算法将红外和电视源图像进行多频子带分解,得到的高频子带图像通过参数自适应脉冲耦合神经网络模型进行融合,同时,从频域和空域两个波段分析并计算红外/电视图像中弱小目标的局部能量图,用作低频子带图像的融合权重,最后通过非下采样剪切波逆变换得到红外/电视图像的融合图像,能有效提高弱小目标的信噪比,更有利于对后续目标的检测和跟踪。2)提出了一种空中弱小目标检测算法。针对空中复杂多变的云层,由于亮度分布不均匀以及导弹发射过程中产生的尾焰,使得探测图像中出现高强度边缘噪声和锐利边缘杂波,设计了一种基于图像局部方差和局部信噪比的弱小目标检测算法,通过计算图像的局部方差和局部信噪比平滑大量的背景噪声,同时收集弱小目标的能量,利用多尺度局部对比度策略,计算目标区域与各方向背景区域的加权绝对平均差,放大目标与高亮背景的强度差异,有效避免高亮背景产生的虚警现象,实现了兼顾可靠性与实时性的空中弱小目标检测算法。3)基于面向轨迹的多假设多目标跟踪算法实现了空中集群弱小目标准确跟踪。针对空中背景变化剧烈,跟踪算法易受干扰,以及集群多目标之间可能会发生交叉或者被其他物体遮挡,导致算法跟踪精度差的问题,使用管道滤波剔除检测算法输出的伪目标,并利用面向轨迹的多假设多目标跟踪器的灵活性,实现在空中群目标的场景下,对群内单个目标的准确航迹跟踪,提高了算法实时性和可靠性。对文中研究算法做序贯交互实验,验证了文中算法对实现空中集群弱小目标红外/电视复合探测与跟踪的可行性和有效性。

关键词：空中集群多目标红外/电视图像融合弱小目标检测集群多目标跟踪

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