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红外图像暗弱目标轻量级检测网络
1
作者 李朝旭 徐清宇 +7 位作者 安玮 贺旭 郭高伟 李淼 凌强 王龙光 肖超 林再平 《红外与毫米波学报》 北大核心 2025年第2期299-310,共12页
弱小目标检测一直是红外图像处理领域的经典问题,通常所关注的弱小目标在亮度上高于所在的局部背景。然而在一些场景下,目标辐射能量会弱于背景,如在高空中巡航的民航飞机,由于机身蒙皮温度低于地表,在中等空间分辨率的热红外卫星图像... 弱小目标检测一直是红外图像处理领域的经典问题,通常所关注的弱小目标在亮度上高于所在的局部背景。然而在一些场景下,目标辐射能量会弱于背景,如在高空中巡航的民航飞机,由于机身蒙皮温度低于地表,在中等空间分辨率的热红外卫星图像上呈现为暗弱点目标。针对暗弱目标形态特征少、现有目标检测网络结构冗余的问题,提出了一种基于可形变注意力机制的极轻量级暗弱目标单帧检测网络AirFormer,参数量仅为37.1 K,在256×256尺寸的图像上浮点运算次数仅有46.2 M。此外,针对当前红外图像暗弱目标检测数据集缺乏的问题,通过对热红外卫星图像民航飞机的特性进行分析,提出了一种中等空间分辨率热红外卫星图像民航飞机的简易仿真方法,并以民航飞机为仿真对象构建了红外图像暗弱目标检测数据集——IRAir数据集。在IRAir数据集上进行验证,所提的AirFormer网络对暗弱点目标的召回率可达71.0%,检测准确率可达82.6%。此外,基于仿真数据训练,AirFormer可有效检出热红外卫星图像上真实的民航飞机。 展开更多
关键词 人工智能 红外目标检测 轻量化网络 暗弱目标检测
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基于高信背比的视频低速暗弱目标增强 被引量：4
2
作者 张刘 张皓晨 +3 位作者 刘付成 满益云 孙俊 张冠宇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期945-952,共8页
为了解决图像处理领域缺少一个描述目标信号显著程度的物理量的问题,引用了光谱学中信背比的概念,类比于信噪比的计算方法,求出目标信号平均灰度值与背景平均灰度值之比,直观地表示出目标信号与背景的对比度。同时,为了解决视频中低速... 为了解决图像处理领域缺少一个描述目标信号显著程度的物理量的问题,引用了光谱学中信背比的概念,类比于信噪比的计算方法,求出目标信号平均灰度值与背景平均灰度值之比,直观地表示出目标信号与背景的对比度。同时,为了解决视频中低速暗弱目标难以分辨与检测的问题,提出了一种视频低速暗弱目标增强方法,首先对视频首尾的连续多帧图像进行叠加差分运算,得到平滑的差分图像,然后进行灰度变换迭代,获得高信背比的图像。实验结果表明,信背比可以有效地描述了目标信号的显著程度,采用提出的视频低速暗弱目标增强方法后,目标信号的信噪比由1.84增加至9.18,信背比由0.33增加至19.44,提高了接近60倍,暗弱目标的显著程度大幅度提高,达到了视频低速暗弱目标增强的要求。 展开更多
关键词 图像处理 信背比 目标增强 低速暗弱目标
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导星辅助运动暗弱天体检测系统设计与仿真
3
作者 张威 冯文全 +1 位作者 孙国童 王春雷 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第9期3052-3061,共10页
暗弱空间运动小目标检测在航天及军事领域有着广泛的应用,为提高空间目标监视系统的探测能力,提出并设计了导星辅助运动暗弱天体检测系统,该系统由星图模拟、图像去噪、质心解算、运动先验信息反向传播和主焦面成像组成。对星表及星空... 暗弱空间运动小目标检测在航天及军事领域有着广泛的应用,为提高空间目标监视系统的探测能力,提出并设计了导星辅助运动暗弱天体检测系统,该系统由星图模拟、图像去噪、质心解算、运动先验信息反向传播和主焦面成像组成。对星表及星空环境进行研究,确保星点坐标和噪声模拟的准确性;通过引入抖动误差、噪声误差和运动先验误差,更真实地模拟望远镜所处星空环境造成的误差影响,同时设计导星辅助的方法消除上述误差,并通过运动先验信息反向传播模块调整系统。实验证明:所设计的系统不仅可以模拟真实星图,而且可以减弱星空环境对望远镜的误差影响。 展开更多
关键词 暗弱目标 空间目标检测 美国海军天文台导航星表 误差分析 系统仿真
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轻型高灵敏暗弱空间目标探测光学相机技术 被引量：2
4
作者 焦建超 王超 +3 位作者 俞越 关晨辉 侯名洋 张文昱 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期264-269,共6页
天基光学相机是空间目标探测的重要手段,世界主要航天大国大力发展天基空间目标探测技术以确保空间态势感知能力。首先介绍了国外应用于微纳卫星平台的典型空间目标探测光学相机,分析了天基光学探测手段的优势。其次针对基于微纳卫星平... 天基光学相机是空间目标探测的重要手段,世界主要航天大国大力发展天基空间目标探测技术以确保空间态势感知能力。首先介绍了国外应用于微纳卫星平台的典型空间目标探测光学相机,分析了天基光学探测手段的优势。其次针对基于微纳卫星平台的空间目标探测应用需求,提出“高效率镜头结合高灵敏器件”解决方案,并对光学相机进行了性能评估与设计参数分解。最后针对应用指标要求开展了系统设计与相机研制,并通过地面试验进行了性能验证,达到了预期探测效果,实现了5 kg级光学相机优于13星等的探测能力,可广泛部署于微纳卫星平台,为我国空间碎片研究、航天器碰撞预警提供高实时性数据支撑。 展开更多
关键词 天基光学相机 暗弱目标 空间碎片 微纳卫星
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暗弱空间目标的高精度定位 被引量：13
5
作者 李振伟 张涛 +1 位作者 张楠 孙明国 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2627-2634,共8页
提出了一种暗弱空间目标的高精度定位方法,以进一步提高该类空间目标的定位精度。研究了星像质心计算和星图匹配以及光电望远镜静态指向修正模型和天文定位等算法。首先,深入分析了星像质心计算和三角形匹配算法。然后,采用Tycho-2星表... 提出了一种暗弱空间目标的高精度定位方法,以进一步提高该类空间目标的定位精度。研究了星像质心计算和星图匹配以及光电望远镜静态指向修正模型和天文定位等算法。首先,深入分析了星像质心计算和三角形匹配算法。然后,采用Tycho-2星表和基本参数修正模型,修正光电望远镜系统静态指向误差。最后,针对暗弱空间目标定位精度低,对传统天文定位方法进行了改进,提出了"暗弱空间目标高精度定位方法",实现了暗弱空间目标高精度定位。实验结果表明:提出的暗弱空间目标高精度定位方法的测量精度优于4″,基本满足光电观测系统进行暗弱空间目标测量时对精度和稳定性的要求。 展开更多
关键词 暗弱空间目标 星图匹配 天文定位 电荷耦合器件
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空间暗弱慢速目标的捕获跟踪控制技术研究 被引量：2
6
作者 贾蒙杨 《航天器工程》 北大核心 2015年第2期96-101,共6页
为了实现对空间暗弱慢速目标的自主高精度捕获跟踪,需要设计高精度、高可靠性的捕获跟踪控制算法。文章在现有星敏相机相关技术的基础上分析了捕获跟踪控制算法工作流程,将其划分成相对独立的6大功能模块,并简述了这些功能模块与现有星... 为了实现对空间暗弱慢速目标的自主高精度捕获跟踪,需要设计高精度、高可靠性的捕获跟踪控制算法。文章在现有星敏相机相关技术的基础上分析了捕获跟踪控制算法工作流程,将其划分成相对独立的6大功能模块,并简述了这些功能模块与现有星敏技术的继承性。文章对光学捕获跟踪系统组成进行论述,并阐述了捕获跟踪控制算法各大模块设计的实现方法及研究现状,梳理出了其中的三大关键技术:星图数据库设计、星图匹配算法和目标捕获算法。文章研究光学捕获跟踪系统中相关算法的设计和改进方法,特别是针对其中的关键技术,详细论述了国内外前沿的优化方法,对关键技术的改进方案提出了未来的工作思路。 展开更多
关键词 空间暗弱目标 捕获跟踪 星图匹配
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基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测 被引量：9
7
作者 邓昊 郑伟 +3 位作者 李明涛 孙海彬 王建峰 周炳红 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2517-2526,共10页
针对近地小天体监测和预警中极低信噪比运动目标难以检测的问题,提出了基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测方法,阐述了在时间区间上基于光场涨落分析的关联特征提取方法的原理。强背景信号的涨落在时间维度上具有稳定分布和稳定变化的... 针对近地小天体监测和预警中极低信噪比运动目标难以检测的问题,提出了基于涨落分析的暗弱运动目标关联检测方法,阐述了在时间区间上基于光场涨落分析的关联特征提取方法的原理。强背景信号的涨落在时间维度上具有稳定分布和稳定变化的特点,利用由目标运动导致的瞬态涨落在时间维度上分布的异常变化反演出暗弱运动目标的存在。首先将目标检测问题建模为基于单个像元灰度时序序列的一维信号检测问题,然后在时域上划分时间窗口,采用基于涨落分析的方法来提取关联特征,最后由关联特征的变化来检测目标信号。将该关联检测方法应用到一维时序信号仿真实验、暗弱运动目标仿真实验和近地小行星检测实验中,结果表明本文所提出方法的检测率和虚警率都显著优于其它几种经典常用方法,在仿真数据和真实数据中都有很好的检测效果。 展开更多
关键词 图像序列 涨落分析 高帧频 暗弱运动目标 近地小行星
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天基高轨红外探测器对飞机低温尾焰探测能力分析
8
作者 高旭 柴建忠 +3 位作者 王旌尧 田浩 高明辉 苗俊刚 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期49-61,共13页
以美国退役的SBIRS-GEO卫星和未来部署的Next-Gen OPIR所搭载的两代先进天基高轨红外传感器作为研究对象,通过建立高轨红外探测模型以及构建对应的天基探测场景,分析两者对飞机的低温尾焰的探测能力。研究结果表明,加力状态和观测角度... 以美国退役的SBIRS-GEO卫星和未来部署的Next-Gen OPIR所搭载的两代先进天基高轨红外传感器作为研究对象,通过建立高轨红外探测模型以及构建对应的天基探测场景,分析两者对飞机的低温尾焰的探测能力。研究结果表明,加力状态和观测角度对尾焰红外辐射特性的影响很大,在2.8~4.3μm和8.0~10.8μm两个观测波段内,飞机在非加力状态下尾焰的红外辐射能量最高分别可以达到400~600 W/sr,而在加力状态下最高可以达到2600~10000 W/sr,两者都可以被SBIRS-GEO和Next-Gen OPIR搭载的红外传感器探测到,但SBIRS-GEO的能量信噪比(SNR)仅为4.0~12.37,显著低于Next-Gen OPIR的18.92~41.72。在尾焰辐射面积放大1.5倍时,两种红外探测器的能量信噪比均明显提高,SBIRS-GEO提升最显著,达到了6.92~20.31,有效提高了红外发现概率,说明羽流控制仍十分必要。通过进一步分析得到,在非加力状态下,当尾焰起始端温度低于750 K,末端温度低于360 K时,SBIRS-GEO探测器理论上无法探测到飞机尾焰。因此,未来飞机对抗天基红外探测的手段应该包括:缩小尾焰尺寸,降低尾焰温度,在特定角度范围内飞行等。 展开更多
关键词 红外传感器 天基探测 飞机 暗弱目标 低温尾焰
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融合Retinex和离散小波奇异值分解的远距离目标图像清晰化 被引量：13
9
作者 徐兴贵 杨润华 +1 位作者 冉兵 樊香所 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期656-663,754,共9页
针对远距离成像系统获取的低照度降质图像增强问题,提出了一种融合Retinex和离散小波奇异值分解的图像清晰化算法。该方法首先利用自适应全尺度Retinex(adaptive full-scale retinex,AFSR)“粗”提取照度分量和反射分量,然后通过离散小... 针对远距离成像系统获取的低照度降质图像增强问题,提出了一种融合Retinex和离散小波奇异值分解的图像清晰化算法。该方法首先利用自适应全尺度Retinex(adaptive full-scale retinex,AFSR)“粗”提取照度分量和反射分量,然后通过离散小波变换将所提取的图像反射分量分解为4个频率子带并估计出低频子带图像的奇异值矩阵,最后应用逆小波变换“精”重建图像。实验结果表明:所提方法处理后的低照度降质图像视觉增强效果较好,在图像对比度、信息熵、平均梯度和边缘密度等客观评价指标方面优于其他经典算法。 展开更多
关键词 图像增强 小波变换 RETINEX 暗弱图像目标
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基于量子成像的下一代甚高灵敏度图像传感器技术 被引量：3
10
作者 潘卫军 王耕耘 +7 位作者 姚瑶 吴淞波 程甘霖 翟国芳 樊奔 卜洪波 张旭 陈瑞明 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2021年第6期111-121,共11页
高灵敏探测成像是空间遥感应用中的一个重要技术领域,如全天时对地观测、空间暗弱目标跟踪识别等应用,对于甚高灵敏度图像传感器的需求日益强烈。文章围绕具有单光子分辨能力的量子CMOS图像传感器这一新型甚高灵敏度图像传感器,从单光... 高灵敏探测成像是空间遥感应用中的一个重要技术领域,如全天时对地观测、空间暗弱目标跟踪识别等应用,对于甚高灵敏度图像传感器的需求日益强烈。文章围绕具有单光子分辨能力的量子CMOS图像传感器这一新型甚高灵敏度图像传感器,从单光子探测的噪声特性以及固态图像传感器的高灵敏技术机理出发,对量子CMOS图像传感器的技术发展历史、关键技术以及未来发展趋势都做了综合的论述,并在此基础上对量子CMOS图像传感器的空间应用做了分析和展望。 展开更多
关键词 互补金属氧化物半导体 甚高灵敏 单光子探测 全天时对地观测 空间暗弱目标 量子图像传感器
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