Обнаружение и сопровождение точечных слабоизлучающих объектов на основе анализа последовательности минисерий изображений

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Меденников П.А., Павлов Н.И. Обнаружение и сопровождение точечных слабоизлучающих объектов на основе анализа последовательности минисерий изображений // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 12. С. 50–58. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-12-50-58

Medennikov P.A., Pavlov N.I. Detection and tracking of weakly emitting point objects based on the analysis of a sequence of miniseries of images [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 12. P. 50–58. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-12-50-58

Ссылка на англоязычную версию:

P. A. Medennikov and N. I. Pavlov, "Detection and tracking of weakly emitting point objects based on the analysis of a sequence of miniseries of images," Journal of Optical Technology. 88(12), 716-721 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000716

Аннотация:

Рассматривается задача обнаружения и сопровождения движущихся слабоизлучающих точечных объектов. Для её решения предлагается вариант последовательного двухэтапного метода обработки минисерий изображений (кадров), получаемых оптико-электронной системой. Предложенный метод включает оригинальную процедуру межкадровой обработки минисерий изображений, одной из особенностей которой является оперирование с двумя списками объектов: основным и промежуточным (буферным). Указанные списки обновляются после обработки каждой из минисерий изображений. При этом буферный список объектов играет вспомогательную роль и используется для фильтрации (исключения) ложных сигналов, возникающих в ходе внутрикадровой обработки изображений. Применение предложенной процедуры межкадровой обработки позволяет работать с изображениями с низкими значениями отношения сигнала к шуму, что считается существенным преимуществом известного метода «Track-Before-Detect». Работоспособность предложенного метода подтверждается проведёнными статистическими экспериментами с использованием минисерий из модельных кадров.

Ключевые слова:

обнаружение и сопровождение слабоизлучающих точечных объектов, межкадровая обработка изображений, метод «Track-Before-Detect», последовательный (двухэтапный) метод обработки изображений, последовательность из минисерий изображений, буферный список

Коды OCIS: 100.4999

Список источников:

1. Reid D.B. An algorithm for tracking multiple targets// IEEE Trans. on Automatic Control. 1979. V. 24. № 6. P. 843–854.
2. Bar-Shalom Y., Fortman T.E. Tracking and data association. New York: Academic Press, 1988. 353 p.
3. Hue C., Le Cadre J.-P., Perez P. Tracking multiple objects with particle filtering // IEEE Trans. AES. 2002. V. 38. № 3. P. 791–812.
4. Mahler R.P.S. Multitarget Bayes filtering via first-order multi-target moments // IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems. 2003. V. 39. № 4. P. 1152–1178.
5. Vo B.-N., Ma W.-K. The Gaussian mixture probability hypothesis density filter // IEEE Trans. ASLP. 2006. V. 54. № 11. P. 4091–4104.
6. Колеса А.Е. Совместная обработка последовательных изображений для уточнения параметров трека точечного объекта // Kolessa A.E. Correction of point target track parameters by means of joint processing of sequential images. January 2009// www.researchgate.net/publication/282857725.
7. Артемьев В.М., Наумов А.О., Кохан Л.Л. Обнаружение точечных объектов на изображениях в условиях неопределенности // Информатика. 2010. № 2. С. 15–24.
8. Фисенко В.Т., Можейко В.И., Фисенко Т.Ю., Вилесов Л.Д., Фёдоров Д.А. Метод автоматического обнаружения и прослеживания многих малоразмерных объектов в условиях априорной неопределенности // Изв. Вузов. Приборостроение. 2014. Т. 57. № 10. С. 17–22.
9. Barton D.K. Modern radar system analysis. Norwood, MA: Artech House Inc., 1988. 590 p.
10. Kingston R.H. Detection of optical and infrared radiation. Springer-Verlag Berlin: Heidelberg, 1978. 140 p.
11. Беренков Н.Р., Тартаковский А.Г. Эффективные алгоритмы выделения слаборазличимых следов космических объектов // Труды МФТИ. 2020. Т. 12. № 2. С. 5–20.
12. Barniv Y. Dynamic programming solution for detecting dim moving targets // IEEE Trans. AES (Aerospace and Electronic Systems). 1985. V. 21. № 3. P. 144–156.
13. Barniv Y., Kella O. Dynamic programming solution for detecting dim moving targets. Part II: Analysis // IEEE Trans. AES (Aerospace and Electronic Systems). 1987. V. 23. № 6. P. 776–788.
14. Gang-Wang E.S.M., Inigo R.M. A pipeline algorithm for detection and tracking of pixel-sized target trajectories // SPIE Signal and Data Processing of small Targets. 1990. V. 1305. P. 167–177.
15. Reed I.S., Gagliardi R.M., Stott L.V. A recursive moving-target-indication algorithm for optical image sequences // IEEE Trans. AES (Aerospace and Electronic Systems). 1990. V. 26. № 3. P. 434–440.
16. Hongtao Hu, Zhongliang Jing, Shiqiang Hu. Track before detect for point targets with particle filter in infrared image sequences // Chinese Optics Letters. 2005. V. 3. № 6. P. 322–325.
17. Nichtern O., Rotman S.R. Parameter adjustment for a dynamic programming track-before-detect-based target detection algorithm // Journ. on Advances in Signal Processing. 2008. № 1D146925. P. 1–19.
18. Hoonkyung Cho, Joohwan Chun. A new TVD-DP algorithm using multiple IR sensors to locate the target launch point // Proc. of SPIE 8185. 2015. V. 8185. P. 8185OP-1–8185OP-14.
19. Huanhai Yang. Detection and tracking of infrared dim small image sequence moving target // The Open Automation and Control Systems Journal. 2015. № 7. P. 1698–1704.
20. Bendong Zhao, Shanzhu Xiao, Huanzhang Lu, Junliang Liu. Point target detection in space-based infrared imaging system based on multi-direction filtering fusion // Progress In Electromagnetics Research M. 2017. V. 56. P. 145–156.
21. Nobutaka Ito, Simon Godsill. A multi-target track-before-detect particle filter using superpositional data in non-gaussian noise // ArXiv: 2003.05778v2[eess.SP]. 2020. P. 1–5.
22. Меденников П.А. Алгоритм обнаружения и определения координат точечного объекта // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 8. С. 65–69.
23. Абакумова А.А., Малинова Т.П., Меденников П.А., Павлов Н.И. Программно-алгоритмический комплекс имитационного моделирования для исследования и разработки оптико-электронных систем наблюдения // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 8. С. 56–64.
24. Цветков А.С. Руководство по практической работе с каталогом Hipparcos: Учебно-методическое пособие. СПб.: Санкт-Петербургский университет, 2005. 104 с.