抖动对点目标检测性能影响的分析

红外—光学图像检测跟踪系统中，为了提高信噪比和检测概率常常需要进行多帧信号累积。现有关于能量累积的理论和算法建立在多帧图像中目标在位置上相互对准的假定之下。然而，在点目标情况下，多帧点目标位置相互对准的假定通常是不成立的。该文的目的是研究点目标图像抖动情况下多帧信号累积对信噪比、检测概率等参数的影响。该文建立了简化的抖动环境中随机累积模型，通过分析抖动对累积图像检测性能的影响，得到了点目标检测概率与抖动强度和累积图像帧数的关系。这些结论对点目标检测系统设计有重要意义。
红外—光学图像检测跟踪系统中，为了提高信噪比和检测概率常常需要进行多帧信号累
积。现有关于能量累积的理论和算法建立在多帧图像中目标在位置上相互对准的假定之下。
然而由于空间光干扰、空气震动和成像系统不稳定等原因，成像面上像点存在着严重的抖动现象[1]。抖动造成像点位置信息不准确，像点位置不是正确对应目标在视场中的真实位置，多帧点目标位置相互对准的假定是不成立的，多帧图像叠加的结果不能正确反映目标能量累积情况。这就给希望通过能量累积来提高目标信噪比[2~5]的方法造成困难，所以抖动成为制约点目标检测算法性能的主要因素。因此，建立抖动点目标随机累积过程的数学模型，分析抖动对点目标检测性能的影响，对点目标检测系统的设计有重要意义。
本文主要研究点目标图像抖动情况下多帧信号累积对信噪比、检测概率等参数的影响。
为了简化问题，文中用高斯脉冲模拟点目标信号，建立了白噪声中抖动点目标随机累积模型。
根据模型定义了表示累积后图像性能的累积信噪比，进而计算累积图像的目标检测概率。最后利用随机累积模型，仿真生成不同抖动程度和不同累积帧数的累积图像，并对定义的性能参数进行了仿真计算。从计算结果可以得到抖动对点目标检测性能的影响规律，通过分析进一步得到可以运用直接累积来提高图像信噪比和检测概率的抖动容忍区间，并对图像累积帧数地选择提供了参考依据。这些结论对复杂环境中目标检测系统设计有重要意义。