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1、2006年1月系统工程与电子技术Jan.2006第28卷 第1期AerospaceElectronicsInformationEngineeringandControlVol.28No.1文章编号:10012506X(2006)0120133205基于时域滤波的点目标检测算法122夏永勤,刘志刚,于跃龙(1.武警北京总队通信站,北京100012;2.国防科学技术大学ATR实验室,湖南长沙410073)摘 要:当红外预警系统对低空飞行的运动目标进行检测时,由于云杂波的存在,系统的检测性能会受到严重影响。分析了云层背景下目标和云层在探测器上的时间响应特性,建立了四种类型的像素点时域模型。并以这
2、四种时域模型为基础,提出了云层背景下点目标的时域检测算法。理论分析和实验结果表明,新算法能有效检测出各种云层背景下的点目标。关键词:点目标探测;红外序列;云层背景;时域滤波中图分类号:TP75文献标识码:APointtargetdetectionalgorithmbasedontemporalfilter122XIAYong2qin,LIUZhi2gang,YUYue2long(1.CommunicationStation,BeijingGeneralHeadquartersofArmedPolice,Beijing100012,China;2.ATRLab.,NationalUniv.o
3、fDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Whentheinfraredearlywarningsystemisdetectingamovingtargetatlowaltitude,itsdetectionperformancewilldecreasesignificantlybecauseofcloud.Targetandcloud’stemporalprofilesondetectorarestudied,andfourtemporalmodelsarebuilt.Basedonthesemodels,atemporaldete
4、ctionalgorithmisproposed.Accordingtothetheoreticalanalysisandexperimentalresultsal,thenewalgorithmcaneffectivelydetectthepointtargetindifferentcloudbackgrounds.Keywords:pointtargetdetection;infraredsequence;cloudbackground;temporalfilter0 引 言1 目标和背景数学模型 当星载、机载或地基红外预警探测系统对低空飞行的在低空背景图像序列中,根据像素点时域波形
5、的特点,飞机、导弹等运动目标进行检测和跟踪时,由于低空云杂波探测器成像平面上的像素点可分为四类:第一类是无云背的存在,系统的检测性能会受到严重影响。尤其当目标为景点,这类像素点的亮度值比较稳定;第二类是云杂波背景点目标状态,并且云层的亮度与目标亮度相近,甚至高于目点,这类像素点位于云杂波经过的区域,在不同的采样时标的亮度时,基于单帧门限分割方法会产生难以接受的虚刻,亮度变化较大;第三类为目标经过的像素点,但这类像警率。为了消除云杂波的影响,目前采用的滤波方法大体素点位于无云背景区域内,在目标经过的局部时段,该像素分为两类:一是空间滤波,如梯度倒数加权滤波(GIW2点的亮度序列表现为特定的形
6、状特征,而在目标经过前后NA)[1]、二维自适应最小均方滤波(TDLMS)[2,3]等,空间滤的亮度比较稳定;第四类像素点也是目标经过的像素点,但波器法适合于云杂波变化小的场景,易于实时处理;二是时像素点位于云杂波背景区域内,在目标经过前后,像素点的域滤波,如三重时域滤波(TTF)[4,5]、时域假设检验法[6]等,亮度起伏较大。这类时域滤波器适合于慢速运动的目标,但作出检测判决第一类像素点的时域波形比较简单,它们的时域模型为时要有一定的延时。H1:r(k)=C1+n(k)(1)当云杂波在空间上亮度变化较大时,时域滤波器的杂式中:C1———常值,表示无云时的背景亮度值,n(k)———传波抑
7、制性能要优于空间滤波器,在已有的时域滤波方法中,2感器噪声,通常为高斯白噪声,即n(k)～N(0,σn),σn———三重时域滤波由于滤波器的参数采用固定值,当参数不匹传感器噪声方差。配时,滤波后的检测性能会有明显的衰减。而时域假设检第二类像素点有云层经过,图1是一组第二类像素点验法对在云层中飞行的物体的检测能力不强。的时域波形,这类像素点的亮度为云层在该像素点上的亮收稿日期:2004-12-02;修回日期:2005-07
