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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2红外成像制导图像处理的关键技术及研究现状2

1.3本书的主要理论依据8

1.4本书的结构和内容安排10

参考文献11

第2章 红外导引系统概述15

2.1引言15

2.2红外导引系统发展概况15

2.2.1红外导引系统发展简史15

2.2.2主要发展阶段16

2.2.3国外红外导引系统发展17

2.2.4我国红外导引系统发展19

2.3红外导引系统功能19

2.4红外导引系统的基本构成21

2.4.1红外探测系统21

2.4.2跟踪稳定系统22

2.4.3目标信号处理系统22

2.4.4导引信号形成系统23

2.5常用红外成像制导图像处理技术23

2.5.1图像预处理24

2.5.2图像分割26

2.5.3特征提取28

2.5.4目标识别29

2.5.5目标跟踪32

2.5.6误差信号提取36

2.6图像处理计算机36

2.6.1关键器件选择36

2.6.2系统结构设计37

2.7小结38

参考文献38

第3章 红外成像制导中的图像降噪和增强39

3.1引言39

3.2小波变换理论39

3.2.1小波变换概念39

3.2.2多分辨率分析41

3.2.3Mallat算法和图像的离散小波变换43

3.3基于最大后验概率准则的小波域降噪和增强算法46

3.3.1常用的小波域降噪算法46

3.3.2MAP准则下小波系数萎缩因子的确定48

3.3.3小波系数萎缩因子的修正49

3.3.4最大后验概率准则降噪过程描述50

3.3.5仿真与分析50

3.4Contourlet变换理论54

3.4.1拉普拉斯金字塔55

3.4.2方向滤波器组56

3.4.3Contourlet变换过程58

3.5Contourlet域图像降噪和增强算法59

3.5.1最大后验概率准则的Contourlet域推广59

3.5.2Contourlet域降噪过程60

3.5.3仿真与分析61

3.6非下采样Contourlet变换理论66

3.7非下采样Contourlet域混合统计模型红外图像降噪66

3.7.1非下采样Contourlet域混合统计图像降噪模型66

3.7.2算法流程67

3.7.3实验与分析68

3.8小结71

参考文献72

第4章 红外成像制导中的图像分割74

4.1引言74

4.2基于模糊理论的图像处理74

4.3模糊C均值聚类图像分割77

4.4基于邻域加权的模糊C均值聚类分割79

4.4.1初始聚类中心的确定79

4.4.2图像邻域空间信息的利用79

4.4.3基于样本加权的模糊C均值聚类算法80

4.4.4算法过程81

4.4.5仿真与分析82

4.5基于核距离邻域加权的模糊C均值聚类分割86

4.5.1算法原理86

4.5.2仿真与分析88

4.6红外图像双阈值分割算法88

4.6.1利用最大类间方差法的双阈值分割89

4.6.2基于峰值合并的多阈值提取及其改进91

4.6.3阈值范围的选取92

4.7加力红外目标图像的分割算法93

4.7.1边缘提取算法及选择93

4.7.2基于边缘和子区域分割算法95

4.8区域选择与填充96

4.9红外图像序列的分割98

4.10小结99

参考文献99

第5章 红外成像制导中的弱小运动目标检测101

5.1引言101

5.2红外弱小目标图像序列模型102

5.3基于尺度间系数相关性的小波域小目标检测104

5.3.1噪声、背景和目标的小波系数特性分析104

5.3.2尺度间归一化相关系数的计算及阈值设定105

5.3.3考虑小目标面积的单帧图像分割106

5.3.4管道滤波序列图像检测106

5.3.5算法过程107

5.3.6仿真与分析107

5.4基于小波高频系数直接映射的小目标检测110

5.4.1基于系数能量的背景抑制111

5.4.2小波高频系数线性映射及关联111

5.4.3算法过程112

5.4.4仿真与分析113

5.5基于尺度间相关性的非下采样Contourlet变换小目标检测117

5.5.1红外小目标图像的非下采样Contourlet变换117

5.5.2小波域尺度间系数相关性到非下采样Contourlet域的推广118

5.5.3算法过程118

5.5.4仿真与分析119

5.6基于高频能量像的非下采样Contourlet变换小目标检测121

5.6.1红外复杂背景抑制122

5.6.2BP神经网络小目标检测124

5.6.3实验与分析124

5.7一种基于非下采样Contourlet变换和二维属性直方图最大熵分割的红外空中小目标检测129

5.7.1非下采样Contourlet域红外复杂背景抑制130

5.7.2基于二维属性直方图最大熵的红外小目标图像分割130

5.7.3算法步骤133

5.7.4实验与分析133

5.8基于帧间累加与SUSAN算子的小目标检测141

5.8.1基于巴特沃思高通滤波的背景抑制141

5.8.2相邻帧间的灰度膨胀累加142

5.8.3基于SUSAN算子的小目标检测143

5.9红外弱小目标检测过程的理论分析145

5.9.1理论推导所用到的假设检验理论145

5.9.2检测概率与虚警概率指标分析146

5.10小结152

参考文献152

第6章 红外成像制导中的运动目标跟踪155

6.1引言155

6.2运动目标跟踪基础理论156

6.2.1贝叶斯滤波理论156

6.2.2卡尔曼滤波器157

6.2.3粒子滤波理论158

6.3图像跟踪所用到的视觉特征162

6.4基于遗传重采样的粒子滤波目标跟踪方法163

6.4.1粒子滤波算法存在问题163

6.4.2利用遗传算法进行粒子重采样163

6.4.3遗传重采样粒子滤波算法过程164

6.4.4仿真与分析165

6.5红外飞机目标溢出视场后关键攻击部位跟踪170

6.5.1目标溢出视场的判断准则171

6.5.2局部跟踪点的选择和关键攻击部位的确定172

6.6小结173

参考文献174

第7章 红外成像制导中的目标识别176

7.1引言176

7.2目标分类与识别的特征概述177

7.2.1目标识别的常用图像特征178

7.2.2不变性特征的基本概念180

7.2.3目标不变性特征选择180

7.3飞机目标及其背景的红外特性181

7.3.1飞机的红外特性181

7.3.2背景辐射183

7.4红外飞机目标飞行姿态的判别183

7.4.1目标几何不变矩特征提取184

7.4.2目标归一化转动惯量及组合矩特征提取185

7.4.3飞行姿态的判别186

7.5基于飞行姿态的飞机关键攻击部位选择188

7.5.1机轴与机翼的判定188

7.5.2利用几何关系计算驾驶舱关键攻击部位189

7.5.3发动机关键攻击部位标定190

7.5.4序列图像的关键部位识别191

7.6基于亚像素技术的红外目标定位191

7.6.1亚像素定位技术192

7.6.2远距离红外目标的亚像素定位193

7.6.3有形状红外目标的亚像素定位195

7.7成像段制导信息的获取200

7.8小结201

参考文献202

第8章 红外成像制导图像处理的加速技术204

8.1引言204

8.2利用单指令流多数据流指令集加速红外图像处理算法205

8.2.1SIMD指令集概述206

8.2.2利用SIMD指令加速红外图像处理算法208

8.2.3基于SIMD硬件指令加速的并行光线跟踪算法211

8.3利用多核技术加速红外图像处理算法217

8.3.1多核多线程技术217

8.3.2OpenMP多线程编程219

8.4基于图形处理器的红外图像处理算法加速221

8.4.1GPU通用计算模型223

8.4.2利用GPU加速的小波变换225

8.4.3利用GPU加速的FCM聚类算法231

8.4.4利用GPU加速的粒子滤波算法235

8.5小结239

参考文献239