激光成像雷达空间目标探测与识别技术

研究了激光三维成像雷达在动能拦截器空间目标探测与识别方面的应用。首先介绍了激光3D成像雷达系统基本原理,然后设计了激光3D成像雷达目标识别的工作流程,最后提出了基于旋转图像转换的3D目标识别算法。进一步探索了红外+LADAR主被动复合光学成像导引头在空天防御拦截武器目标探测与识别的应用,分析了复合光学导引头的关键技术,给出了相应的成像结果。     

面元法的红外制导图像边缘检测

红外图像通常存在着噪声大、目标和背景之间具有较小的灰度差、边缘较模糊的特点,使现有的方法不能有效地提取红外图像的边缘。而图像的表面积特征能较好地针对红外图像的这些特征提取出边缘,因此利用图像的表面积特征提出了一种实用的面元边缘检测法。在对图像灰度值变化情况进行分析的基础上,使用了一种十字面积计算公式以满足边缘检测的需要。通过噪声误差对面元法和梯度法计算结果的影响分别进行分析,发现面元法比梯度法的噪声抑制能力至少高两倍,而且在边缘处的噪声抑制能力更高。将面元法几种常用模板算子法的红外图像边缘检测结果进行实际对比后发现,所提出的面元法对红外图像的目标边缘检测能取得良好的结果。     

基于各向异性加权的红外导引头非均匀校正

红外导引头探测器成像的非均匀性严重影响探测性能。针对红外导引头非均匀校正命题,提出了一种基于各向异性加权的红外导引头非均匀性校正算法。首先,简要阐述了红外成像系统的响应模型,分析非均匀校正和图像直方图之间的联系,进而,引入局部各向异性加权的直方图,形成一种高效的红外导引头非均匀校正算法。校正实验结果表明,与其他算法相比,所提出方法无论从实际视觉效果和客观质量评价,还是从处理速度,都具有明显优势。     

面向作战仿真的导引头动态成像过程模拟方法研究

作战仿真技术被广泛应用于体系仿真、武器装备研制论证以及作战效能评估,在反舰作战仿真过程中,经常需要模拟红外制导导弹对目标进行探测、追踪制导以及毁伤评估,均涉及目标区域红外图像动态生成。通过分析海上目标红外特性建立了舰船红外辐射模型,对导弹飞行中动态获取目标图像过程建立了导引头动态成像模型。基于国产数字地球仿真引擎研究了作战仿真中导引头红外成像过程模拟方法,开发了海上作战对抗仿真系统并实现了不同弹目距离、不同攻击方位的红外目标图像模拟。结果表明,提出的导引头动态成像过程模拟方法能在导弹飞行过程中对不同战场环境、不同作战目标进行实时红外成像模拟,从而为作战仿真推演提供支持。     

一种智能化的红外弱小目标检测方法

针对复杂背景下的远距离红外弱小目标检测问题,提出了一种基于自适应结构元素形态学和BP神经网络的智能化检测方法。该方法首先将图像按一定大小分成子图像,通过统计子图像的特征确定候选目标区域,然后基于自适应结构元素的灰度形态学顶帽变换,实现红外空中复杂背景的抑制并突出待检测的小目标。接下来,以像素的灰度、水平、垂直和对角梯度、邻域均值和方差6个特征为输入量,构造三层BP神经网络,最终实现红外复杂背景下的弱小目标检测。仿真实验结果表明,该方法可以实现对红外复杂背景的有效抑制,稳定准确地检测出信噪比大于2的红外弱小目标。     

双色中波红外面目标成像特性差异分析

基于双色中波红外被动热探测过程,分两个阶段建立了面目标的双色中波红外图像形成模型,并对模型进行了仿真实验,得到了双色中波红外面目标图像在灰度值、目标受背景影响和目标背景对比度等3个方面存在的差异,通过实验图像的差异特征验证了这些成像特性差异存在的普遍性,为双色中波红外图像特征提取、融合规则和融合权重确定等提供了理论依据。     

目标图像运动特征分析

在红外成像导弹导引头的信息处理中,目标图像特征研究是导引头技术研究中的一个重要问题。对各种潜在目标成像特征的详细研究是红外成像导引头信息处理研究的基础。在此项工作完成的基础上,可以实现对导引头目标识别和跟踪算法的评价,同时也可以辅助图像处理算法的选择和优化。在分析红外成像制导空空导弹工作原理的基础上,建立了导弹、目标的仿真模型,对常见的目标图像运动特征进行了仿真分析。给出了在空战条件下目标图像运动特征的部分仿真结果。     

红外成像型空空导弹目标自动识别技术

针对红外导弹和红外诱饵弹的对抗,构建了红外导引头图像探测器的透视投影几何模型.基于模型证明了飞机和目标在不同距离和相对飞行速度下,成像序列中相邻两帧图像间飞机目标的相似性,并且提出了适合导弹的目标快速识别算法,该算法是基于当前帧图像与前一帧图像的目标特征匹配的.最后以实测的飞机及诱饵红外图像数据对文中提出的算法进行了仿真,仿真结果表明了算法对目标识别是可行和有效的,并且能够满足较高实时性的要求.     

基于不变矩和神经网络的目标识别方法

针对寻的导引头成像制导中实时采集图像由于存在几何失真及像质模糊而导致目标识别精度差的问题,提出了一种基于不变矩和神经网络的目标识别方法.该方法采用一种改进的不变矩算法提取目标图像的不变矩特征量来训练BP神经网络,实现目标图像的识别和分类.仿真结果表明该不变矩特征库训练的神经网络分类器具有较高的识别精度,是一种比较实用的目标识别方法.     

基于改进OTSU算法的红外图像分割

红外图像分割是红外目标检测与识别领域研究中的一项重要内容。针对经典OTSU阈值分割算法无法适应目标模糊、对比度低的红外图像的缺陷,提出了一种改进的OTSU红外图像分割算法。该算法首先对红外图像进行预处理操作,再利用非线性平均灰度值的权重计算方法,克服了因目标靶面面积过小造成的阈值偏移。实验表明该改进方法较传统OTSU算法有更好的分割效果。     

反舰导弹红外图像生成研究

红外成像仿真的关键环节在于红外图像的生成,反舰导弹的红外图像生成是重要的研究内容,具有重要的军事意义。基于理论分析和计算机技术提出了导弹目标红外图像生成的方法,根据红外物理学、空气动力学以及传热学等基本理论,建立导弹目标的红外理论模型,计算出蒙皮、尾喷管和尾喷焰等重点辐射区域的温度场和辐射场,利用灰度等级描述红外辐射信息,经过建模、视点变换、环境设置等一系列处理并渲染生成红外图像。实验结果证明,红外图像生成方法可行,结果可信。     

海天背景下舰船可见光图像目标区域定位方法

针对行均值法用于海天背景下舰船目标区域定位可靠性不高、容易受到舰船目标大小和海天背景复杂程度影响的不足,提出一种基于图像行灰度熵的舰船目标区域定位方法。该方法在分析海天背景下舰船目标可见光图像成像特点基础上,结合信息熵理论给出了图像灰度熵及行灰度熵的概念,利用图像行灰度熵描述图像在行方向上的灰度变化程度,选用滑动区间方差搜索策略得到图像行灰度熵曲线的突变区间,从而实现舰船目标区域定位,最后通过实际图像进行了实验验证。实验结果表明,该方法能对舰船目标所在区域有效定位,其准确性及鲁棒性均优于行均值法。     

红外成像导引头抗干扰性能评估方法

给出了一种对地面复杂干扰环境的红外成像导引头抗干扰性能评估方法,分析了红外成像导引头所面临的干扰因素,结合实际战场情况对干扰环境的等级进行了划分,并详细设计了红外成像导引头抗干扰性能仿真测试方案。采用半实物仿真方法得到红外成像导引头在不同干扰环境下的实验数据,运用bayes估计的方法建立红外成像导引头抗干扰概率计算模型。结合某实物红外成像导引头开展抗干扰性能半实物仿真测试,实验结果验证了该方法的合理性和有效性。     

捷联干涉仪体制被动导引头测角解模糊算法

首先阐述了捷联干涉仪体制被动导引头测角模糊现象出现的机理,并分别针对导引头处于目标截获和目标跟踪2种状态下鉴相模糊现象作了分析。在此基础上,提出了目标截获和目标跟踪2种状态下导引头测角解模糊算法,算法基于地面站实时给导弹粗装订的弹目相对方位角数据。最后,给出了目标截获时角度容限及目标跟踪时相位容限的确定方法。     

一种梯度变换的水下图像对比度增强算法

在水下激光成像系统中,针对海水对光的散射而引起的图像对比度下降的特点提出了一种自适应改变图像梯度来增强水下图像对比度的算法.该算法分三步时图像进行处理:首先利用双边滤波器对图像进行滤波,以消除噪声;其次根据图像的局部灰度强度,对图像梯度进行处理;曩后通过解泊松方程,将处理后的梯度图像还原成灰度图像,实验结果表明:该算法...     

红外成像导引头的发展与展望

本文扼要介绍了红外成像导引头的发展过程。其中包括七十年代中期开始的主要针对坦克、飞机的红外成像导引头的发展;从第一代采用光机扫描型红外传感器的导引头到第二代采用电子扫描的焦平面红外传感器的导引头。本文还介绍了八十年代初开始的针对地－地导弹的红外成像导引头的发展;介绍了它的第一代、第二代红外成像导引头的基本技术状态和未来的发展方向。     

单目标探测下的双红外被动测距方法

基于工程三维应用中红外探测目标信息存在误差的情形,建立了对单目标探测进行双红外被动测距的方法,并且通过单点测试验证了该方法的正确性。利用Monte Callo模拟实验法,分析了红外探测角度误差、两站点基线距离和单目标运动特征对该方法定位精度的影响。     

基于改进CNN的红外目标识别方法研究

自动目标识别是红外成像精确制导武器系统的关键技术,针对传统红外目标识别算法在复杂环境作战中存在目标特征建模复杂、识别率低等问题,提出一种基于改进的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)方法。结合红外目标特性,调整ZFNet的卷积层和池化层数量,加入空间变换网络以提高对数据变换的鲁棒性;对Dropout层的丢弃率变化进行可视化分析并确定选取原则,以提高红外目标的识别率。通过试验结果与传统方法相比,该方法具有较高的识别率,能够为红外成像导引头目标识别算法设计提供参考。     

红外目标分割方法研究

红外目标分割算法对红外目标检测、跟踪具有非常重要的价值。本文利用背景和目标灰度特征,提出一种实现红外目标有效分割的方法,克服红外目标内部温度不稳定造成的误分割问题。本文方法首先采用基于灰度-显著度最大相关准则的二维直方图分割算法进行图像分割;然后,在分割后二值图上进行基于随机种子点选取的区域增长,提取背景;最后,采用形态学方法优化分割结果。相对传统的红外目标检测算法,这种算法具有更好的抗干扰能力,更强的鲁棒性。不仅可以应用于红外图像的目标分割,而且可以应用于其他类似的目标分割问题。     

成像制导半实物仿真系统设计研究

红外成像制导系统是一个技术要求高的复杂大系统。介绍了导弹红外制导控制仿真系统的组成、功能及仿真过程,同时阐明了成像制导半实物仿真系统设计中涉及到的图像目标模拟、图像导引头的介入方式以及制导部件仿真测试和图像生成等问题的解决和设计方法。