精确制导武器已经成为现代战争中的主角之一,复杂背景下运动点目标的检测与识别对于提高精确制导武器系统的作用距离具有重要的意义;同时现代战争中空间力量也已大规模应用于战略、战术任务中,未来战争中空间对抗不可避免,空间态势感知是空间对抗的先决条件之一。为此,研究特定目标检测与识别技术意义重大。本文围绕复杂背景下运动点目标检测与识别技术和基于图象的空间有形目标识别方法展开研究工作,主要研究内容包括以下几个

精确制导武器已经成为现代战争中的主角之一,复杂背景下运动点目标的检测与识别对于提高精确制导武器系统的作用距离具有重要的意义;同时现代战争中空间力量也已大规模应用于战略、战术任务中,未来战争中空间对抗不可避免,空间态势感知是空间对抗的先决条件之一。为此,研究特定目标检测与识别技术意义重大。本文围绕复杂背景下运动点目标检测与识别技术和基于图象的空间有形目标识别方法展开研究工作,主要研究内容包括以下几个方面:(1) 复杂背景与运动点目标特征分析。采用多尺度方差分析、内容分析和区域分析等方法,从定性和定量的角度研究了单帧静态图象的复杂性,并在此基础上对多帧动态图象的复杂性进行分析归纳,将其分为随时间变化缓慢的背景图象和随时间变化剧烈的背景图象两个大类,为实际工程应用中根据背景性质的不同而采用有针对性的算法提供了依据。进而分析了单象素运动点目标的特征,发现了点目标的差分近邻反相特征,为后续运动点目标检测打下良好基础。(2) 提出了一种基于差分近邻反相特征的运动点目标检测算法。针对第一类复杂背景及其中点目标的特点,设计了一种基于差分近邻反相特征的运动点目标检测算法,并且给出了该算法的收敛性定理及证明,仿真实验结果验证了其有效性。ROC曲线分析结果表明,本算法中对于阈值的自适应调节是有效的。因而可为进一步的工程应用提供一种新的技术途径。(3) 提出了海天一体闪烁杂波背景中运动点目标检测策略和各个环节的实现算法。针对第二类复杂背景,根据实际应用的需要,重点研究了海天一体闪烁杂波背景及其中点目标的特点,设计了相应的点目标检测系统各个环节的算法:包括海天相连区域快速定位算法、背景模式分类算法、以及基于模式分类的环域全向差分扩展中-均值滤波预处理算法。在上述预处理的基础上,二次采用全向差分均值滤波的方法进一步增强点目标,基于直方图自适应确定分割阈值实现侯选目标点的初步筛选,最后利用形态学滤波保留单象素侯选目标点。在轨迹搜索过程中,提出了轨迹强度指标和基于该指标的目标短时丢失直接再搜索方法,使点目标的检测概率得以提高,从而降低了点目标在单帧中的漏检对整条轨迹搜索的不良影响。通过在两个实拍的海天一体闪烁杂波背景序列图象中加入仿真点目标的实验结果,验证了本算法的有效性。(4) 研究了基于图象的空间目标识别算法。在阐述了空间有形目标识别的意义并分析了其研究现状的基础上,对空间有形目标进行了总体分类,并分析了该问题的特征和难点,提出了一种分级实现的整体识别策略:第一级将空间有形目标预分为大目标和小目标两类;第二级分别针对两类情况设计了相应的识别算法。对大目标,提出了基于几何特征提取和建模的匹配识别策略;对小目标,提出了基于序贯最小优化的改进型支持向量机识别方法及相应的特征提取技术。仿真实验结果验证了识别策略和算法的有效性,为进一步的工程应用奠定了良好的基础。

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