【摘 要】
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在地球观测系统中,特别是在弱小目标探测中,对远距离红外目标的探测和识别在军事和民用领域具有重要作用。然而,地球表面存在大量的高辐射区,成为目标检测的虚警源,给目标检测造成干扰,导致目标误检率较高,会干扰军事预警系统。为了提高系统性能和小目标检测精度,本文提出的方法采用抑制虚警源来作为小目标检测的辅助手段。对虚警源的纹理分析发现分形可以很好的表征虚警源,同时红外图像中特定类型的信号分量可被同类型的字
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在地球观测系统中,特别是在弱小目标探测中,对远距离红外目标的探测和识别在军事和民用领域具有重要作用。然而,地球表面存在大量的高辐射区,成为目标检测的虚警源,给目标检测造成干扰,导致目标误检率较高,会干扰军事预警系统。为了提高系统性能和小目标检测精度,本文提出的方法采用抑制虚警源来作为小目标检测的辅助手段。对虚警源的纹理分析发现分形可以很好的表征虚警源,同时红外图像中特定类型的信号分量可被同类型的字典高效表征,并且利用形态学的操作可以剔除掉与图像无关的信息而增强有用信息。因此本课题针对红外成像虚警源检测提出了结合分形特征和形态学滤波的方法和结合分形字典和双结构形态学指数的方法,论文主要的研究工作如下:(1)研究了红外成像虚警源分形特征的提取与分析。对虚警源的纹理发现其具有自相似性,即具有分形特征,因此通过提取虚警源的分形特征来增强虚警源。本课题提取的分形特征包括分形维数、分形面积和多重分形分析的分形特征。通过算法仿真测试发现,分形面积的提取效果最好,该方法的背景抑制效果最强。(2)研究了基于分形字典学习的虚警源检测算法。该方法的提出基于虚警源具有分形特征,且红外图像中的信号可被同种类型的字典高效表征。该方法在虚警源检测上取得一定成效,其在ROC曲线、PR曲线、AUC、AUCpr、F-measure和IOU等质量指标具有更好的性能。(3)研究了形态学滤波的方法,并在形态学重建、双算子形态学滤波和形态学建筑物指数的基础上进行了改进,提出了双结构形态学指数。该指数的提出使得背景抑制效果更强,为后续结合分形做了巨大的贡献。(4)研究了结合分形和形态学对虚警源的检测,根据前面的基础,提出了结合分形特征和形态学滤波的虚警源检测算法及结合分形字典和双结构形态学指数的虚警源检测算法。通过仿真测试发现,结合分形字典和双结构形态学指数的算法在ROC曲线和PR曲线上的表现更好,在同一召回率下的精确率更高,其F-measure值和IOU值大于其他算法,表明其具有较好的检测效果。
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