第 卷第 期
智能系统学报
Vol
年 月
CAAI Transactions on Intelligent Systems
Apr
doi jissn
灰 色 预 测 和 混 沌 PSO 的 红 外 小 目 标 检 测
尹丹艳
吴一全
南京航空航天大学信息科学与技术学院江苏 南京 光电控制技术重点实验室河南 洛阳
摘要在分析红外图像弱小目标和背景特征的基础上提出了一种基于灰色预测和混沌 PSO 的红外小目标检测方
法该方法首先采用灰色系统理论中的 GM模型对红外图像中的背景进行时域预测并用实际图像减去预测图
像得到残差图像在抑制背景的同时增强了目标然后提出了混沌粒子群优化 particle swarm optimizationPSO 的模
糊最大熵二维直方图斜分方法采用此方法对所得残差图像进行分割即可将小目标检测出来实验结果表明该方
法可显著提高红外目标的检测概率实现较远距离小目标的检测
关键词红外小目标检测背景抑制灰色预测模糊最大熵混沌粒子群
中图分类号 TPTN文献标识码A文章编号
The detection of a small infrared target based on
gray prediction and chaotic PSO
YIN Danyan
WU Yiquan
School of Information Science and Technology Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing China Sci
ence and Technology on Electrooptic Control Laboratory Luoyang China
Abstract By analyzing the characteristics of a small target and the background of an infrared image a detection
method of an infrared small target based on gray prediction and chaotic particle swarm optimization PSO was pro
posedFirst the GM model of gray system theory was adopted to predict the infrared image background in a
time domainThe subtraction of the source image minus the predicted image gave the residual imageAs a result
the background was suppressed and the target was enhancedThen a twodimensional histogram oblique segmenta
tion method based on chaotic PSO and fuzzy maximum entropy was presentedThe residual image was segmented by
this method leading to the detection of the small targetThe experimental results show that the proposed method
can significantly increase the detection probability of an infrared target to achieve longrange small target detection
Keywords detection of infrared small target background suppression gray prediction fuzzy maximum entropy
chaotic particle swarm optimization
收稿日期
基金项目国家自然科学基金资助项目 航空科学基金资
助项目 南 京 大 学计 算机 软 件 新 技 术 国家
重点实验室开放基金资助项目 KFKTB
通信作者尹丹艳Email ydycom
红外探测成像技术作为精确制导武器的主要技
术手段之一近几十年来取得了飞速的发展它以全
天候高性能和被动接收隐蔽性好等优点成为目标
捕获和跟踪的重要手段被广泛用于各种作战系统
中随着各种红外隐身技术的运用和探测距离的加
大当成像系统和目标距离较远时即使目标本身很
大在成像平面上的投影只是一个小目标大小仅为
几个像素并且由于要求的作用距离远目标的信噪
比一般较低背景的灰度有时会高于目标灰度目标
的对比度差同时这类应用多要求目标检测具有实
时性强虚警概率低的特点所以单纯的使用阈值
分割在红外小目标检测中并不能产生良好的效果
需要在分割前对图像进行背景抑制和目标增强增
大目标与背景之间的差异由于在图像中背景的像
素点远比目标的像素点多所以研究合适的背景抑
制方法比单纯增强目标效果要好得多背景预测技
术是有效的背景抑制技术之一目前人们大多采用
同一幅图像中的像素来预测即空域预测
现在
国内外采用的主要的空域预测方法包括数字滤波
最小均方与最小二乘最小一乘神经网络等常用
的数字滤波 方法包括 均值 滤波 MF 中 值 滤 波
MedFWiener 滤波 WF 及其改进方法它们对