آشكارسازي هدف هوايي در تصاوير مادون‌قرمز با اطمينان‌پذيري بالا بر مبناي توجه بصري انسان

دكتري

هدف از انجام اين رساله ارائه روشي مقاوم با اطمينان¬پذيري¬ بالا و بر اساس سامانه توجه بصري انسان براي آشكارسازي موثر هدف هوايي كوچك كم‌نور در تصاوير مادون¬قرمز با كلاتر پيچيده است. در سامانه¬هاي دفاعي، آشكارسازي هدف در دورترين فاصله ممكن بسيار بااهميت است. از اين رو هدف در تصاوير مادون¬قرمز اكتساب شده بسيار كوچك و كم¬نور بوده و با وجود كلاترها و نويز در پس¬زمينه‌هاي پيچيده، آشكارسازي اطمينان¬پذير هدف با نرخ پايين هشدارهاي كاذب چالش‌برانگيز مي‌شود. هدف كوچك در تصاوير مادون‌قرمز به صورت ويژگي‌هاي برجسته است كه توجه بصري انسان را به خود جلب مي‌كند؛ امروزه مدل¬هاي محاسباتي توسعه داده‌شده بر مبناي سامانه بصري انسان در بسياري از كاربردها از جمله آشكارسازي هدف در تصاوير مادون‌قرمز پيشنهاد شده‌اند كه داراي نتايج مطلوبي نيز بوده‌اند. لذا در اين رساله ضمن بررسي و تحليل روش‌هاي متداول آشكارسازي هدف كوچك در تصاوير مادون‌قرمز و مفاهيم و مسائل پايه‌اي مرتبط با آن به بررسي و تحليل سامانه بصري انسان و نمونه‌هاي مدل محاسباتي ارائه‌شده براي آشكارسازي هدف كوچك در تصاوير مادون‌قرمز پرداخته مي‌شود. در اين رساله بر اساس سامانه توجه بصري انسان دو روش مقاوم و با اطمينان¬پذيري¬ بالا ارائه شده است كه مي‌توانند به صورت موثر هدف كوچك كم‌نور هوايي را در تصاوير مادون‌قرمز با كلاتر پيچيده آشكار نمايند. در روش پيشنهادي اول با استفاده از ادغام نقشه‌هاي برجستگي ساكن و حركت ايجادشده از تصاوير مادون‌قرمز حاوي هدف در حال پرواز، اهميت دادن به برجستگي¬هاي به دست آمده از يك روش نسبت به روش ديگر و استفاده از اطلاعات و مزيت‌هاي همه نقشه‌ها، در نقشه برجستگي ادغام‌شده با اطمينان¬پذيري بالايي كلاتر و نويز پس-زمينه فرونشانده شده و هدف نسبت به آن‌ها برجسته¬تر مي¬شود؛ در نتيجه تباين بين آن¬ها را بالاتر مي‌برد و در نهايت با استفاده از نقشه برجستگي ادغام‌شده به دست آمده آشكارسازي هدف انجام مي‌شود. در روش پيشنهادي دوم ابتدا نقشه‌هاي ويژگي‌هاي گاوسي شكل از تصوير اصلي مادون‌قرمز استخراج مي‌شود. سپس بر پايه تبديل كسينوسي گسسته پالسي نقشه‌هاي برجستگي ايجاد مي‌شود كه در آن هدف برجسته و كلاتر پس¬زمينه فرونشانده شده است و در نهايت براي افزايش تباين بين هدف و كلاتر پس¬زمينه و بالا بردن مقاومت روش در برابر هشدارهاي كاذب، نقشه‌هاي برجستگي به دست آمده با يكديگر به صورت تطبيقي ادغام و با استفاده از آن آشكارسازي هدف انجام مي‌شود. به منظور ارزيابي عملكرد روش‌هاي پيشنهادي، دو مجموعه داده از تصاوير واقعي مادون‌قرمز حاوي هدف كوچك در حال پرواز و در كلاتر پيچيده پس¬زمينه با همكاري دانشگاه جامع امام حسين (ع) آماده شده است. آزمايش‌ها بر روي اين مجموعه داده¬ها و ارزيابي‌هاي مختلف كمي و كيفي نشان مي‌دهد كه روش‌هاي پيشنهادي مي‌توانند هدف كوچك در تصاوير مادون‌قرمز را نسبت به روش‌هاي ديگر بر پايه توجه بصري انسان به صورت موثرتر و با اطمينان¬پذيري بالاتري آشكار نمايند. به طوري كه در يكي از روش¬هاي پيشنهادي معيار كمي بهره سيگنال به كلاتر داراي نرخ متوسط 49 درصدي است كه نسبت به مقاوم¬ترين روش ارائه شده تاكنون مقايسه شده و به ميزان 33 درصد بيش¬تر است. اين ميزان اختلاف نشان مي¬دهد كه روش پيشنهادي مي‌تواند با اطمينان-پذيري بالاتري نسبت به روش¬هاي ديگر، سيگنال هدف را حفظ و همزمان كلاتر پس زمينه در تصاوير مادون‌قرمز را تضعيف نمايد. از اين رو روش¬هاي پيشنهادي مي¬توانند در بسياري از كاربردهاي آشكارسازي هدف كوچك در تصاوير مادون‌قرمز مورد استفاده قرار گيرند.

189873

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر سيد محمدرضا موسوي ميركلايي - دكتر ستار ميرزا كوچكي