本文關鍵詞： 紅外弱小目標檢測 BEMD 移相差分算法 時空融合分割　出處：《華中科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：紅外探測系統(tǒng)是遠程打擊系統(tǒng)和預警系統(tǒng)的重要組成,但是復雜背景下低信噪比紅外弱小目標的檢測一直是一項非常困難的課題,正因為如此,該課題成為遠程精確打擊系統(tǒng)和早期預警系統(tǒng)的核心研究內容之一。針對這個難題,國內外很多學者提出了很多富有成效的紅外弱小目標檢測算法,但是現階段這些算法也都存在一定的局限性。本文提出了一種基于BEMD和時空融合的復雜背景低信噪比弱小目標檢測新方法,其中EMD算法是一種分析一維非平穩(wěn)信號的有力工具,不同于傅里葉變換、小波變換等數據分析方法,EMD是完全的數據驅動的自分解過程,不需要人為構造變換的核函數,具有很強的自適應性。本文將一維EMD算法推廣到二維應用中,利用BEMD處理紅外弱小目標圖像,得到含有小目標特征信號的分解結果,再和本文提出的移相差分算法進行融合,最后對融合結果進行分割,檢測出紅外圖像中的弱小目標。傳統(tǒng)BEMD存在不一致收斂和模態(tài)混疊問題,這兩個問題極大的限制了BEMD的應用。針對這兩個難題,本文借鑒項目管理中常用的“魚骨圖分析方法”,找出極值點提取不足是造成BEMD過程中迭代條件振蕩,算法不一致收斂以及模態(tài)混疊問題的主要原因,并針對傳統(tǒng)BEMD的不足,提出改進的BEMD算法,通過對比試驗,本文改進的BEMD較傳統(tǒng)BEMD有著更快的收斂速度和分解效率,有效的克服了不一致收斂和模態(tài)混疊問題,為BEMD應用于紅外弱小目標檢測奠定了基礎。針對現有紅外弱小目標圖像背景抑制算法的不足,本文開創(chuàng)性的提出移相差分算法,該方法基于單幀圖像處理,采用移相的方法制造出小目標“運動”的性質,再將不同相位差值信號融合,可以極大的抑制紅外背景,是一種簡單高效的背景抑制新算法。針對小目標特征信號及背景抑制圖像中存在少量雜波的問題,本文提出的基于BEMD和時空融合方法濾去背景雜波,可以極大地提高分割效果。
[Abstract]:Infrared detection system is an important component of long-range strike system and early warning system, but the detection of infrared small and weak targets with low signal-to-noise ratio (SNR) in complex background is always a very difficult task. This subject has become one of the core research contents of remote precision strike system and early warning system. In view of this problem, many scholars at home and abroad have put forward many effective infrared dim target detection algorithms. However, these algorithms also have some limitations at present. In this paper, a new method based on BEMD and spatio-temporal fusion is proposed to detect small and weak targets with complex background and low signal-to-noise ratio (SNR). The EMD algorithm is a powerful tool for analyzing one-dimensional non-stationary signals. Unlike Fourier transform, wavelet transform and other data analysis methods are completely data-driven self-decomposition processes, which do not require artificial construction of the kernel function of transformation, and have strong self-adaptability. In this paper, one-dimensional EMD algorithm is extended to two-dimensional applications. The infrared dim target image is processed by BEMD, and the decomposition result with small target characteristic signal is obtained, and then fused with the phase shift difference algorithm proposed in this paper. Finally, the fusion result is segmented. The weak targets in infrared images are detected. There are inconsistent convergence and modal aliasing problems in traditional BEMD, which greatly limit the application of BEMD. This paper draws lessons from the "fish bone map analysis method" commonly used in project management, finds out that the shortage of extreme point extraction is the main cause of iterative condition oscillation, algorithm convergence and modal aliasing in the BEMD process, and aims at the deficiency of traditional BEMD. An improved BEMD algorithm is proposed. The improved BEMD has faster convergence speed and decomposition efficiency than the traditional BEMD, and effectively overcomes the inconsistent convergence and modal aliasing problems. This paper lays a foundation for the application of BEMD in infrared dim target detection. In view of the shortcomings of existing background suppression algorithms for infrared dim and small target images, this paper proposes a novel phase shift differential algorithm, which is based on single frame image processing. The method of phase shift is used to create the "motion" property of small target, and then the signal of different phase difference can be fused, which can greatly suppress the infrared background. It is a simple and efficient new algorithm for background suppression. Aiming at the problem of a small number of clutter in the feature signal of small target and the image of background suppression, this paper proposes a method based on BEMD and spatiotemporal fusion to filter background clutter, which can greatly improve the segmentation effect.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1507858