圖書內容
本書從實用性和先進性出發，較全面地介紹了紅外目標探測的基本理論與相關算法。全書共分16章，主要內容包括：紅外熱成像特性分析、紅外圖像動態噪聲抑制技術、紅外非均勻噪聲抑制技術、紅外小目標特性分析、紅外小目標自動檢測與跟蹤的核心框架、紅外小目標自動檢測與跟蹤中的背景抑制、紅外小目標自動檢測與跟蹤中的數據關聯、紅外小目標自動檢測與跟蹤具體算法、紅外線目標特性分析、線目標自動檢測中的背景抑制技術、紅外線目標自動檢測與跟蹤算法、地面紅外面目標特性分析、地面紅外面目標搜尋、地面紅外面目標跟蹤、紅外目標探測硬體系統等。本書可作為高等學校光電專業的基礎教材，也可供相關領域的工程技術人員學習、參考。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 紅外搜尋與跟蹤系統的優點 1
1.2 紅外搜尋與跟蹤系統的功能特點 2
1.3 紅外搜尋與跟蹤的發展現狀 5
1.4 本書的安排 8
參考文獻 8
第2章 紅外熱成像特性分析 13
2.1 紅外熱成像技術發展概況 13
2.2 紅外探測器的主要熱探測機理 15
2.2.1 熱電探測器和鐵電測輻射熱計 15
2.2.2 熱電偶探測器 17
2.2.3 電阻微測輻射熱計 18
參考文獻 19
第3章 紅外圖像動態噪聲抑制技術 22
3.1 紅外圖像動態噪聲特性 22
3.2 具有細節保護功能的改進型中值濾波器 24
3.2.1 基於隸屬度的中心權值調整 24
3.2.2 算法的實驗結果 26
3.3 新型圖像噪聲抑制各向異性擴散算法 28
3.3.1 基於方向信息測度的非線性擴散 28
3.3.2 新的非線性擴散方程 29
3.3.3 算法的仿真結果 30
3.4 基於運動補償的紅外圖像噪聲時域IIR濾波算法 32
3.4.1 時域IIR濾波器 33
3.4.2 基於噪聲分布模型的運動檢測 33
3.4.3 基於機率鬆弛法的運動區域標號 35
3.4.4 運動補償 35
3.4.5 算法處理結果 36
參考文獻 37
第4章 紅外非均勻噪聲抑制技術 38
4.1 空域低通時域高通非均勻性校正算法 39
4.2 高頻恆定統計算法 45
4.3 基於最最佳化技術的條紋非均勻性校正算法 49
參考文獻 56
第5章 紅外小目標特性分析 57
5.1 背景雜波特性分析 57
5.2 目標特性分析 59
5.2.1 目標的紅外輻射特性 59
5.2.2 目標幾何特性分析 63
5.2.3 目標成像過程模型 64
5.2.4 運動特性分析 67
5.2.5 目標的圖像統計特徵分析 68
5.3 小目標探測作用距離分析 69
5.4 小目標探測作用距離的作戰效能分析 72
5.5 目標與背景的局部相關性及其度量 73
參考文獻 74
第6章 紅外小目標自動檢測與跟蹤的核心框架 76
6.1 紅外小目標自動檢測與跟蹤技術發展現狀 76
6.1.1 先探測後跟蹤（DBT）技術 76
6.1.2 先跟蹤後探測（TBD）技術 78
6.2 本書的小目標自動檢測與跟蹤框架 80
參考文獻 81
第7章 紅外小目標自動檢測與跟蹤中的背景抑制 84
7.1 背景抑制技術的發展現狀 84
7.2 傳統的背景抑制算法 86
7.2.1 傳統的空域背景抑制算法 86
7.2.2 頻域高通濾波方法 91
7.3 基於背景分類的背景抑制算法 93
7.3.1 基於複雜度分類的背景抑制算法 94
7.3.2 基於光流直方圖運動補償算法 99
7.3.3 基於光流估計的背景抑制算法 104
7.3.4 基於二維速度矢量直方圖的背景抑制算法 109
7.4 復濾波器組背景自適應抑制算法 113
參考文獻 123
第8章 紅外小目標自動檢測與跟蹤中的數據關聯 127
8.1 小目標自動檢測與跟蹤的貝葉斯框架 127
8.2 小目標自動檢測與跟蹤的點跡形成 129
8.2.1 恆虛警率檢測 129
8.2.2 點跡的特徵變數 133
8.2.3 點跡的建模 137
8.2.4 多特徵觀測機率的建模 140
8.3 航跡的多特徵似然機率 145
8.4 組合濾波技術 146
參考文獻 150
第9章 紅外小目標自動檢測與跟蹤具體算法 151
9.1 小目標自動檢測與跟蹤波門選擇法則 151
9.2 最大觀測機率算法 152
9.3 多特徵PDA算法 157
9.4 組合濾波最大觀測機率算法 163
9.5 粒子多假設算法 167
9.6 轉移受限粒子濾波算法 172
9.6.1 粒子濾波器 172
9.6.2 Mean-shift跟蹤算法 173
9.6.3 Mean-shift粒子濾波算法 175
9.6.4 我們的算法 176
9.7 MC_MHT算法 181
參考文獻 183
第10章 紅外線目標特性分析 184
10.1 線目標產生機理分析 184
10.2 線目標作用距離分析 187
10.2.1 面陣旋轉作用距離方程 187
10.2.2 有效作用距離方程 190
10.2.3 面陣與線陣的性能比較 191
10.3 紅外線目標的模擬生成 192
10.3.1 紅外場景的模擬生成 193
10.3.2 線目標的模擬生成 193
10.3.3 包含線目標的紅外場景仿真 193
參考文獻 195
第11章 線目標自動檢測中的背景抑制技術 196
11.1 傳統背景抑制算法用於線目標自動檢測 196
11.1.1 紅外圖像噪聲抑制 196
11.1.2 基於面陣探測器掃描搜尋系統背景抑制處理思路 198
11.1.3 基於模板匹配濾波算法 198
11.1.4 基於形態學的濾波算法 199
11.1.5 基於中值濾波方法 201
11.2 面陣探測器掃描搜尋系統背景抑制的新方法 201
11.2.1 最小行間差濾波算法 202
11.2.2 基於區域統計排序的濾波算法 205
11.2.3 基於小波變換的濾波算法 208
11.2.4 基於幀間匹配的濾波算法 211
11.3 實驗比較分析 214
參考文獻 221
第12章 紅外線目標自動檢測與跟蹤算法 223
12.1 基於多算法融合的目標自動檢測流程 223
12.1.1 基於目標頭、尾特徵檢測 224
12.1.2 單幀目標自動檢測實現過程 226
12.1.3 幀間比較檢測實現過程 228
12.1.4 融合判決 229
12.2 基於機率分布函式匹配的線目標探測技術 233
12.2.1 小目標子區域的灰度機率分布 233
12.2.2 基於機率分布函式匹配的小目標探測 235
12.3 基於目標特徵的多目標跟蹤檢測技術 236
12.3.1 多目標跟蹤完整過程 236
12.3.2 基於目標特徵的數據關聯技術 237
12.3.3 數據關聯與跟蹤具體算法 239
12.4 實驗結果與分析 239
12.4.1 算法融合目標自動檢測仿真結果與分析 239
12.4.2 目標跟蹤仿真結果與分析 244
12.4.3 算法性能分析 245
參考文獻 246
第13章 地面紅外面目標特性分析 247
13.1 地面紅外目標探測的難點 247
13.2 地面紅外目標跟蹤技術的研究現狀 249
13.2.1 地面紅外場景圖像預處理技術的研究現狀分析 249
13.2.2 地面紅外目標搜尋技術的研究現狀分析 251
13.2.3 成像目標跟蹤技術的研究現狀分析 253
13.3 基於光流的運動區域增強 255
13.3.1 光流的基本原理 255
13.3.2 TV-L1光流 257
13.3.3 快速TV-L1光流 262
13.3.4 輸入圖像的預配準 264
13.3.5 光流的計算框架 266
13.3.6 基於HSV色彩空間的光流信息融合 268
13.4 紅外序列圖像光流估計的並行最佳化 269
13.4.1 GPU的簡要介紹 269
13.4.2 CPU-GPU異構計算平台模式 270
13.4.3 基於CUDA並行最佳化的TV-L1光流 271
參考文獻 273
第14章 地面紅外面目標搜尋 279
14.1 紅外運動目標的幀內檢測 279
14.1.1 基於連通域標記法的運動區域分割 279
14.1.2 特徵空間的核密度估計 281
14.1.3 Mean Shift算法 285
14.1.4 結合連通域標記的Mean Shift聚類 288
14.1.5 實驗與結果 289
14.2 紅外地面目標的數據關聯 291
14.2.1 紅外地面目標的特徵 291
14.2.2 貝葉斯框架下的數據關聯技術 293
14.2.3 地面目標多特徵融合的Kalman濾波 295
14.2.4 航跡管理 298
14.2.5 實驗與結果 300
參考文獻 303
第15章 地面紅外面目標跟蹤 305
15.1 粒子濾波框架下的目標跟蹤 305
15.1.1 重要性採樣 305
15.1.2 序列重要性採樣 306
15.1.3 粒子濾波的整體流程 309
15.2 粒子觀測機率的估計 309
15.2.1 主成分分析的基本原理 310
15.2.2 序列KL變換 310
15.2.3 主成分分析的機率模型 313
15.2.4 目標的遮擋判定 315
15.3 系統狀態轉移機率的估計 317
15.4 基於特徵子空間的多角點跟蹤算法 320
15.4.1 基於特徵子空間的角點描述 321
15.4.2 角點的跟蹤 321
15.4.3 實驗與結果 325
15.5 粒子濾波框架下的紅外地面目標跟蹤算法的總體流程 327
參考文獻 328
第16章 紅外目標探測硬體系統 330
16.1 硬體處理模組總體框架 331
16.1.1 硬體組成與信號處理流程 331
16.1.2 硬體處理電路 331
16.2 圖像處理器群接口匯流排技術 333
16.3 多處理器多執行緒技術 339
16.4 信號處理關鍵模組 340
16.4.1 噪聲抑制算法硬體流程 340
16.4.2 目標頭、尾特徵檢測硬體流程 341
16.4.3 幀間比較檢測硬體流程 343
16.4.4 單幀檢測硬體流程 345
16.4.5 跟蹤模組硬體流程 348
參考文獻 349
