红外运动目标检测算法研究+文献综述(2)
6.1形态学的相关理论 29
6.2编程仿真 33
6.3结果分析 35
结论 36
致谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 选题来源、目的及意义
时代的发展同时也推动着军事步伐的迈进，精确的红外成像制导技术在现在战场中占据着举足轻重的地位。红外成像制导系统具有抗干扰能力强、隐蔽性好、生存能力强等优点，从二十世纪开始，这一技术就广泛的应用于军事飞行检测与侦查中，并成为目前军事领域中重要的新型高科技。红外成像制导系统一般由红外摄像头、图像预处理电路、图像检测和跟踪电路等组成。红外成像制导系统首先利用红外摄像头接收视场范围内的目标和背景等红外辐射信息，将辐射信息分布特征转化为二文图像信息，然后利用图像预处理电路对二文图像进行预处理，将可见光图像以数字化形式的图像的形式输出，并送到图像检测电路中对目标的强度、边界和速度等信息进行检测，最后通过图像跟踪电路实现目标的跟踪过程。当前，红外目标检测与跟踪作为一项具有重要军事应用背景的关键技术，在实际应用过程中，还存在很多需要解决的问题。其中，如何在复杂的背景环境中检测出目标的运动范围，判断其位置及运动力一向，并且实时的跟踪运动目标，是目前红外成像制导技术领域的热点研究课题。红外目标的检测与跟踪就是从红外图像中寻找感兴趣的目标，检测目标的轮廓、灰度、速度等特征，利用这些特征，最终跟踪到目标运动轨迹的过程。近年来，根据不同的目标、背景与噪声，涌现出众多具有针对性的目标检测与跟踪算法，但是没有一种算法能够解决目标跟踪中遇到的所有问题，这就说明了红外目标检测与跟踪的难度。在实际拍摄过程中，红外图像中包含了复杂的背景信息，如云层，树木，海浪，人群等，当成像距离较远时，红外目标在像平面上仅占几个像素，且强度微弱纹理不清晰，很容易在复杂背景的干扰，淹没在背景中无法检测。因此背景成为红外目标检测与跟踪过程中的主要干扰之一，如何抑制或者去除背景信息也成为目标跟踪的关键。在进行目标跟踪之前，先对图像预处理，达到减弱背景强度和增强目标的效果，现在有很多研究都是针对去除背景，增强目标强度的方法展开的除了复杂背景的干扰以外，噪声也是红外目标的检测与跟踪中的主要干扰之一。红外探测器等设备，以及背景杂波等带来的噪声导致图像信噪比较低，将仅占几个像素的目标跟踪问题变的更加复杂。由于单帧的图像中获取到的目标的信息量较少，所以需要利用多帧图像的叠加，目标的速度以及背景差异等相关信息去跟踪目标，考虑到实际处理中多帧图像的累加虽然增加了信息量，但同时也加大的存储量，这也为实时目标检测与跟踪带来了一定的难度。
综上所述，复杂背景、低信噪比、存储量大这些问题都成为复杂背景下红外运动目标检测跟踪过程中不可忽视的问题的，如何高效以及精确的确定目标的运动轨迹成为研究领域的重点，解决这些问题对现代战争技术的发展也具有深远的意义。因此，有越来越多的专家和学者致力于这方面的研究。
1.2 研究的背景和现状
1.3 本设计的主要工作
针对红外图像噪声大，目标不易提取的特点，本课题主要利用MATLAB软件强大的图像处理功能对红外图像进行处理仿真，提取出目标信号。首先对红外图像进行直方图分析，然后进行预处理工作，采用低通滤波和中值滤波的方法进行去噪处理。再用图像分割的方法进行目标提取，本文对所论述的方法不仅在原理上进行了分析，还通过编程仿真得出了对比图像，以评估各算法的优缺点。在最后研究了基于边缘检测和基于数学形态学的分割图像的方法。