遠距復雜背景紅外暗弱小目標檢測技術是機載、艦載、彈載等紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的關鍵技術之一，也是諸多不同應用領域研究者面臨的共同難題，它發(fā)揮著裝備眼睛視覺處理的作用，可實現(xiàn)盡早發(fā)現(xiàn)、提前預警、快速處置等功能。從事復雜背景紅外弱小目標檢測的研究者與工程技術人員一直追求能設計出具備快速精確搜索、自主穩(wěn)定截獲功能的小目標檢測處理系統(tǒng)。然而遺憾的是，作為該領域的研究者，作者一直未發(fā)現(xiàn)有針對性的參考和學習專業(yè)書籍。因此，為了有助于該領域的研究者深入了解遠距紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)面臨的技術問題與工作原理，紅外暗弱小目標檢測相關的理論方法、設計方法和工作經(jīng)驗，作者萌生了編寫本書的想法。
本書以作者團隊十余年的科學研究及成果為基礎，以實際應用問題與需求為牽引，系統(tǒng)地描述了紅外暗弱小目標特性分析、復雜背景紅外弱小目標檢測、暗弱小目標檢測、弱小多目標檢測、智能檢測、雙波段圖像融合檢測等過程中面臨的主要問題、分析方法與測試方法。希望為相關領域的讀者在面向解決此類問題時，在應用背景、關鍵難點、分析方法和設計方法等方面提供一定的參考和借鑒。
本書共分8章。第1章由李少毅、鈕賽賽、衛(wèi)孟杰撰寫；第2章由李少毅、楊曦撰寫；第3章由李少毅、張雅淇撰寫；第4章和第5章由李少毅、張雅淇、鈕賽賽撰寫；第6章由李少毅、鈕賽賽、張雅淇、衛(wèi)孟杰撰寫；第7章由李少毅、張雅淇、李雨松撰寫；第8章由李少毅、李雨松撰寫。由李少毅、楊曦、鈕賽賽統(tǒng)稿，由張雅淇、李雨松、衛(wèi)孟杰等整理書稿。
本書得到了楊俊彥研究員的熱情指導和幫助，也得到了不少同事、專家的關心和支持，在此表示衷心的感謝。同時，在撰寫本書過程中，也參閱了大量的國內(nèi)外文獻，在此一并向相關作者表示感謝。
由于作者水平和編寫時間有限，書中難免有不足和疏漏之處，真誠希望讀者批評、指正。
著者
第1章紅外小目標檢測技術概述1
1.1紅外成像探測技術發(fā)展概況1
1.1.1紅外成像探測基本原理1
1.1.2紅外成像探測技術發(fā)展現(xiàn)狀14
1.1.3紅外成像探測技術應用概況22
1.2典型紅外成像探測系統(tǒng)介紹27
1.2.1紅外成像導引系統(tǒng)27
1.2.2紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)31
1.2.3紅外告警系統(tǒng)37
1.2.4紅外小目標探測性能指標39
1.3紅外小目標檢測技術發(fā)展概況40
1.3.1小目標檢測問題描述40
1.3.2小目標檢測技術研究現(xiàn)狀42
1.3.3本書主要內(nèi)容51
本章小結52
第2章紅外暗弱小目標探測理論基礎53
2.1紅外暗弱小目標與背景特性53
2.1.1紅外圖像的特性53
2.1.2暗弱小目標紅外特性55
2.1.3背景紅外特性59
2.2常用暗弱小目標檢測方法64
2.2.1空域處理方法64
2.2.2變換域處理方法73
2.2.3時域處理方法78
2.2.4深度學習方法83
2.3暗弱小目標檢測性能指標86
2.3.1目標信號質(zhì)量指標87
2.3.2圖像信號質(zhì)量指標88
2.3.3檢測算法性能指標89
本章小結91
第3章低信雜比環(huán)境紅外弱小目標檢測技術92
3.1基于空域顯著性的弱小目標檢測92
3.1.1空域顯著特性92
3.1.2空域濾波方法93
3.1.3空域顯著圖計算和顯著度分割96
3.1.4弱小目標檢測算法97
3.2基于頻域顯著性的弱小目標檢測100
3.2.1頻域顯著特性101
3.2.2頻域濾波方法102
3.2.3頻域顯著圖計算105
3.2.4頻譜殘差計算107
3.2.5弱小目標檢測算法108
3.3基于時空頻域顯著性的弱小目標檢測110
3.3.1時域能量累積110
3.3.2時域管道濾波114
3.3.3時域動態(tài)規(guī)劃117
3.3.4弱小目標檢測算法120
本章小結132
第4章強反射環(huán)境紅外暗弱小目標檢測技術133
4.1暗目標檢測方法133
4.1.1局部能量因子133
4.1.2MLCMLEF暗目標檢測算法134
4.1.3MPCMLEF暗目標檢測算法135
4.2空域先驗信息背景抑制方法137
4.2.1背景與暗目標灰度直方圖分析137
4.2.2背景與暗目標灰度概率分布模型139
4.2.3背景抑制方法142
4.3融合背景先驗的時空顯著性暗目標檢測145
4.3.1算法原理145
4.3.2算法流程145
4.3.3示例147
本章小結152
第5章強雜波環(huán)境紅外弱小目標檢測技術153
5.1自適應圖像分割153
5.1.1場景區(qū)域分類154
5.1.2自適應閾值分割158
5.2背景抑制方法162
5.2.1背景特征分析162
5.2.2基于梯度特征的背景抑制方法164
5.3基于位置灰度面積關聯(lián)的動態(tài)管道濾波166
5.3.1背景時空波動特征分析166
5.3.2基于位置灰度面積關聯(lián)的動態(tài)管道濾波原理168
5.4自適應紅外小目標檢測170
5.4.1算法原理170
5.4.2算法流程171
5.4.3示例172
本章小結177
第6章復雜背景紅外弱小目標智能檢測技術178
6.1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡小目標檢測178
6.1.1通用檢測網(wǎng)絡178
6.1.2小目標檢測網(wǎng)絡設計188
6.1.3示例193
6.2基于深度學習的分割算法198
6.2.1通用分割網(wǎng)絡198
6.2.2小目標分割網(wǎng)絡設計205
6.2.3示例210
6.3三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡小目標檢測212
6.3.1通用檢測網(wǎng)絡212
6.3.2小目標檢測網(wǎng)絡設計213
6.3.3示例216
6.4融合時序信息的小目標智能檢測217
6.4.1基于時空信息關聯(lián)算法218
6.4.2基于融合注意力機制的時空神經(jīng)網(wǎng)絡算法原理230
6.4.3示例236
本章小結243
第7章弱小目標紅外雙波段圖像融合檢測技術244
7.1目標與背景雙波段特性分析244
7.1.1目標雙波段特性244
7.1.2背景雙波段特性248
7.1.3融合圖像特性250
7.2雙波段圖像傳統(tǒng)融合方法253
7.2.1基于空間域的圖像融合方法254
7.2.2基于變換域的圖像融合方法255
7.3雙波段圖像深度學習融合方法262
7.3.1DenseFuse圖像融合算法262
7.3.2DRF圖像融合算法265
7.3.3RFNNest圖像融合算法268
7.3.4基于生成對抗網(wǎng)絡的圖像融合算法272
7.3.5基于VGG19網(wǎng)絡圖像融合算法276
7.4雙波段圖像傳統(tǒng)深度學習融合方法280
7.4.1參數(shù)智能學習的紅外雙波段圖像像素級融合方法280
7.4.2參數(shù)智能學習的紅外雙波段圖像特征級融合方法283
7.4.3雙波段圖像融合評價指標286
7.4.4示例293
7.5弱小目標雙波段檢測297
7.5.1融合檢測原理297
7.5.2算法流程301
7.5.3示例303
本章小結308
第8章紅外與可見光圖像融合弱小目標檢測技術309
8.1紅外與可見光融合理論基礎309
8.1.1圖像預處理310
8.1.2紅外與可見光圖像融合基本方法311
8.1.3紅外與可見光圖像融合評價標準316
8.2基于邊緣特征和互信息的紅外與可見光圖像配準317
8.2.1邊緣檢測317
8.2.2邊緣檢測結合互信息的圖像配準319
8.2.3示例320
8.3基于NSSTPCNN的紅外與可見光圖像融合方法321
8.3.1非下采樣剪切波變換321
8.3.2脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡323
8.3.3NSSTPCNN圖像融合算法324
8.3.4示例326
本章小結328
參考文獻330
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