天基平臺臨近空間紅外目標探測方法研究.pdf

1、臨近空間飛行器是指在臨近空間區(qū)域內飛行并完成特定任務的一種新型飛行器，對其探測已經成為軍事領域的研究熱點和難點之一。本文通過分析臨近空間目標及其所處環(huán)境的紅外輻射特性，并結合分析紅外圖像的稀疏性，重點研究了天基平臺下對臨近空間紅外目標的檢測問題。本文的主要工作和研究成果如下。
　?。?）介紹了天基平臺下臨近空間目標探測的應用背景與意義，及其面臨的難題。由于探測距離較遠，目標尺寸較小且所處環(huán)境復雜，天基平臺對臨近空間紅外目標的探測轉

2、換為對紅外弱小目標的檢測。分析了紅外弱小目標檢測的國內外研究現(xiàn)狀。
　?。?）分析了紅外圖像的成像機理及特性，建立了紅外弱小目標圖像模型，對臨近空間目標特性、背景特性和噪聲進行了詳細的分析，并給出了紅外弱小目標檢測算法的性能評價指標，如信雜比、信雜比增益、背景抑制因子和ROC曲線，以評價不同檢測方法的性能優(yōu)劣。
　?。?）研究分析了非下采樣剪切波和譜圖小波這兩種較新的多尺度幾何分析方法的基本原理和特性，并對隨機投影的實現(xiàn)基本

3、原理及其理論依據(jù)進行了詳細的研究分析，為后續(xù)檢測方法的研究奠定了理論基礎。
　?。?）針對天基平臺下臨近空間目標檢測中的復雜背景抑制問題，提出了一種基于多尺度隨機投影的紅外弱小目標檢測方法。首先對原紅外圖像進行非下采樣金字塔分解；然后計算高頻子帶在隨機投影域內的馬氏距離，實現(xiàn)背景抑制的同時增強目標；最后利用自適應閾值分割方法來檢測弱小目標。經過仿真實驗結果證明，該檢測方法能夠有效性地對天基平臺下臨近空間紅外弱小目標進行檢測，具有較

4、好的背景抑制能力和實時性。
　?。?）針對天基平臺下臨近空間目標檢測中的復雜背景和噪聲抑制問題，本文利用序列圖像中弱小目標的運動連續(xù)性和灰度值的穩(wěn)定性，給出稀疏分解與隨機投影相結合的序列運動目標檢測方法。首先通過非下采樣剪切波和譜圖小波相結合的形態(tài)成分分析方法對紅外圖像進行稀疏分解，實現(xiàn)了對目標與背景雜波的分離。然后對目標圖像序列進行隨機投影壓縮，降低幀間冗余。最后利用RX濾波方法獲得目標的運動軌跡。經過仿真實驗結果證明，該檢測方