第 ２８卷第 ３期
２００９年 ６月
红 外 与 毫 米 波 学 报
Ｊ．Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｍｉｌｌｉｍ．Ｗａｖｅｓ
Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．３
Ｊｕｎｅ，２００９
文章编号 ：１００１—９０１４（２００９）０３—０２３５—０６
基 于邻 域 分 析 ＴＤＬＭＳ滤 波器 的红外 小 目标检 测
曹 原， 杨 杰， 刘瑞明
（上海交通大学 图像 处理与模式识别研究所 ，上海 ２００２４０）
摘要 ：使用基本 的 ＴＤＬＭＳ滤波器可 以用来进 行小 目标 检测 ，但是 由于其结构 和算法 的限制，在 进行 目标检 测的过
程 中会产生一些困难．提 出了一种 基于邻域分析 的 ＴＤＬＭＳ滤 波器 ，改造 了滤 波器输入 窗 口结构 ，并加入 了新的数
据处理模块 ，使其能够更多地获取和利用 目标邻域 内的信息 ，并获得 更为显著 的检测效果．实验证 明 了该 算法的有
效性．
关 键 词 ：目标 检测 ；ＴＤＬＭＳ；邻域分析
中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码 ：Ａ
ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＩＮＦＲＡＲＥＤ ＳＭ ＡＬＬ ＴＡＲＧＥＴ ＢＹ ＵＳＩＮＧ ＴＤＬＭ Ｓ
Ｆ儿 ＴＥＲ ＢＡＳＥＤ ｏＮ ＮＥＩＧＨＢｏＲＨｏｏＤ ＡＮＡＬＹＳＩＳ
ＣＡＯ Ｙｕａｎ， ＹＡＮＧ Ｊｉｅ， ＬＩＵ Ｒｕｉ—Ｍｉｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＤＬＭＳ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ａｌ—
ｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓ ｃｒｅａｔｅｄ ｓｏｍｅ ｄｉｆｆｉｃｕｈｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ． Ｈｅｒｅ ａ ＴＤＬＭＳ ｆｉｌｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｗｈｉｃｈ ｗｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｗｉｎｄｏｗ ａｎｄ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅ ｎｅｗ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｌｏｃｋｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｗａｙ ｍｏｒｅ ｉｎｆｏｒ－
ｍａｔｉｏｎ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｎｄ ｕｓｅｄ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ，ａｎｄ ｍｏｒｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｇｏｔｔｅｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ＴＤＬＭＳ；ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ａｎａｌｙｓｉｓ
引言
红外弱 小 目标 的检 测 是 自动 目标 识 别 系统
（ＡＴＲ）的重 要组成部分 ，对于提 高 系统作用 距离和
检测概率具有重 要 作用¨“ ，也 是精确 制 导武器研
究领域中的热 点课题之一．在红外 图像中，小 目标周
围的背景 区域往往具 有较强的 相关 性．因而如果 能
根据背景相关信息预测 出被 目标覆盖的背景 ，然后
将原图与预测图相减，则小 目标就能够非常明显地
被检测 出来 ．
实现这个思想的关键就是设计一种合理 的 自适
应滤波器用作 信号预测 器进行 背 景预测 ．Ｈａｄｈｏｕｄ
等人将一维最小均方滤波器（ＬＭＳ）推广到了二维 ，
即 ＴＤＬＭＳ（Ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＬＭＳ）滤波器 Ｊ．参考文
献［５，６］讨论 了使用 ＴＤＬＭＳ进行小 目标 检测的方
法 ，其基本思想就是将 ＴＤＬＭＳ作为一个预测器对原
图背景进行预测．如果图像背景具有很强的相关性 ，
滤波器的权值就会趋 向收敛 ，从而 比较准确地预测
出背景 ，获 得 较 好 的 目标 检 测 效 果．然 而 ，由 于
ＴＤＬＭＳ滤波器 自身的结 构限制 ，当其用 于 目标检测
时会产生一些问题 ，使得 它对 于被 目标 覆盖 背 景的
预测往往不够准确．
针 对这些 问题 ，本文 提 出了一种基 于 ＴＤＬＭＳ滤
波器的新算法 ，通过改造滤波器信号输入窗 口，同时
加入两个新的数据 处 理模块 ，使 滤 波器能够更 充 分
地获取并分析 目标邻域 内的信息 ，从而更准确地预
测出被 目标覆盖的背 景 ，获得 良好的 目标检测效果．
实验证明本文提 出的算 法获得 了 良好 的检 测效果 ，
显著地提高了 ＴＤＬＭＳ滤波器的检测性能．
１ ＴＤＬＭＳ滤波 器及 其 在 小 目标 检 测 中 的
应 用
收稿 日期 ：２００８－０５—１２，修 回日期 ：２００８—１２．１８ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｄａｔｅ：２００８．０５—１２．ｒｅｖｉｓｅｄ ｄａｔｅ：２００８．１２．１８
基金项 目：航空科学基金 资助项 目（０４Ｄ５７００４）
作者简介：曹 原 （１９８３一），男 ．上海市人，硕士 ，主要从事红外图像 中弱小 目标检测方面的研究工作．
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