1 天津津航技术物理研究所，天津 300308
2 空装驻天津地区第三军事代表室，天津 300308
3 天津大学，天津300072
伴随高速飞行器的不断发展，目标检测识别作为精确制导的关键一环，需要更高实时性、高准确性地进行目标定位和识别。当前，针对装甲车辆、车辆阵地等时间敏感目标精确检测识别的需求日益迫切，深度学习算法在特征提取及分类器设计上具备优势。文中以特定复杂背景下的小尺寸红外车辆目标为研究对象，针对样本数据少、平台资源受限、实时性要求高、检测精度高等需求，开展基于红外弱小车辆目标检测识别的轻量化深度学习算法研究。项目基于YOLOv5算法进行轻量化剪裁，减小模型的结构，提高实时性；提出了混合域注意力机制模块EPA，该模块通过不降维的局部跨信道交互策略使算法更快速有效地关注重要通道，抑制无效通道，并将通道注意力机制与空间注意力机制结合，使得算法更关注与目标相关的像素信息。提出了残差密集注意模块（RDAB），该模块由密集残差块与注意力机制EPA构成，通过密集卷积层来提取充分的局部特征，通过注意力机制获取更有效的通道与像素信息，可以使得算法以较小的模型结构获得较好的检测效果。运用设计的网络对数据增广后的小尺寸红外车辆目标数据进行检测识别，并与多种典型算法进行对比实验。由实验结果可知，文中提出的JH-YOLOv5-RDAB网络检测识别效果优于其他网络，权重大小仅为6.6 MB，仅为YOLOv5s算法模型权重的一半，但算法检测效果更优，与93.7 MB的YOLOv5l算法的检测效果接近，mAP50达到95.1%。实验结果表明：该网络在红外弱小车辆目标检测上的优越性和可行性。
红外车辆目标 目标检测 轻量化 注意力机制 密集卷积网络 infrared vehicle target target detection lightweight attention mechanism dense convolutional network 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220253
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200336
1 重庆大学 通信工程学院, 重庆 400044
2 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
3 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
评估每个粒子的重要性是确保粒子滤波法跟踪目标准确性的重要因素。针对背景杂波和噪声干扰形成的大量虚警导致小弱目标跟踪识别的随机性和不确定性问题,提出了一种基于粒子区别性稀疏表征的小弱目标跟踪方法。该方法根据红外图像信号自适应构建分类超完备字典,即反映目标信号特征的目标字典和表示背景杂波的背景字典,有利于突出目标粒子和背景粒子在联合分类字典的稀疏表征差异程度; 建立基于目标粒子和背景粒子稀疏重构残差差异性的粒子滤波观测模型,采用随机估计法对字典子空间进行在线更新,实现对目标状态估计与跟踪。理论分析和试验结果表明,该方法增强了随机粒子的状态估计能力,提升了粒子稀疏表征对小弱运动目标的适应能力和跟踪识别准确度。
红外小弱目标跟踪 稀疏表示 粒子滤波 联合分类字典 infrared small dim target tracking sparse representation particle filter discriminative dictionary 强激光与粒子束
2016, 28(2): 021001
1 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对灰度图像目标色彩信息贫乏从而易陷于局部相似, 致使跟踪点发生漂移导致跟踪失败的问题, 构建了一种基于均值偏移的改进算法, 在直方图模式中加入了目标对比度均值差分、平均梯度强度及局部灰度概率等特征, 增加了目标特征维数, 对目标进行精细刻画。并结合粒子滤波, 有效提高灰度成像目标的跟踪稳定性和精确定位问题。试验结果表明, 这种方法能够在较复杂背景下及目标快速运动时对锁定目标进行有效的跟踪定位, 跟踪误差小, 鲁棒性较强。
目标跟踪 均值偏移 多特征融合 粒子滤波 target tracking mean shift multi-feature fusion particle filtering
1 重庆大学 通信工程学院, 重庆 400044
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
3 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
利用红外测量跟踪系统获取目标信号幅度信息, 提出了一种基于序列似然比检验的小弱运动目标航迹快速起始方法。用动态2维分配算法关联“量测-航迹”, 采用序列似然比检验衡量航迹质量, 一旦似然函数比达到阈值则确认目标航迹。该方法可根据目标信噪比不同采取不同帧数来起始、确认目标航迹, 做到信噪比越大起始帧数越少, 目标航迹检测概率越高, 而信噪比越小则起始帧数越多。理论分析和试验结果表明, 该方法既能提高航迹起始速度, 又能提高目标航迹检测概率, 避免和解决了M/N逻辑法需要固定扫描帧数才能确认航迹的局限性。
小弱运动目标 航迹起始 似然比检验 信噪比 infrared dim moving target track initiation likelihood ratio test signal-to-noise ratio
1 重庆大学 通信工程学院, 重庆 400044
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
3 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
针对传统空时域滤波器难以剔除杂波(尤其是杂波边缘)的缺点，提出了一种基于时频分析的弱小运动目标检测方法。理论分析表明，目标经过处的时频是一个小波包，波包的幅度与目标的幅度一致，而宽度则与目标速度成反比关系；杂波边缘经过处的时频则是一个上坡或者下坡。采用两级滤波方法检测运动目标，即首先采用恒虚警率准则过滤噪声，然后再利用目标出现处存在的波包，分别统计主瓣与旁瓣能量及其能量比，去除杂波，检测出运动目标。云背景下弱小目标检测试验结果证明了该方法的有效性。
小弱运动目标 杂波 时频分析 短时加窗傅里叶变换 small dim moving target clutter timefrequency analysis shorttime windowed discrete Fourier transform
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
2 中国科学院 光电技术研究所 光束控制国家重点实验室， 成都 610209
3 中国科学院 研究生院， 北京 100039
借助现有的流体力学分析软件，运用用户自定义函数的方式，建立了一套完整的光场流场耦合相互作用仿真模型。针对一种特殊的激光内传输通道，对光场流场耦合相互作用的气体热效应问题进行了仿真计算。仿真结果表明:通道内气体速度分布是非常不均匀的，但在无激光加热时，气体密度基本保持均匀分布；将激光加热效应引入到流场以后，气体密度分布会发生明显变化；激光加热引起的气体非均匀密度分布使得激光通过传输通道后，产生双鱼眼型结构的光场相位分布。
自定义函数 气体热效应 内通道 数值仿真 user defined function thermal blooming beam path indoor numerical simulation
1 重庆大学 通信工程学院， 重庆 400044
2 中国空气动力研究与发展中心， 四川 绵阳 621000
3 中国科学院 光电技术研究所， 成都 610209
利用红外跟踪测量系统能够同时获取目标运动信息(包括方位角、俯仰角以及角速度)、目标信号幅度及其成像面积等，提出了一种基于多特征融合的弱红外运动目标跟踪方法。分析了红外成像系统中目标信号特点，得到目标的运动、幅度和面积具有一致性和连续性，符合高斯分布；采用概率数据关联滤波推导量测各特征的关联概率，并根据特征的波动状况确定多特征融合的加权系数，估计和更新目标运动状态。理论分析和实验结果表明:该方法的跟踪精度和稳定性都明显高于仅依靠运动特征关联和依靠运动特征和幅度特征关联的跟踪方法。
微弱红外目标 运动目标跟踪 概率数据关联滤波 多特征融合 infrared dim target moving target tracking probabilistic data association filter multi-feature association
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
航天遥感仪器的光学装调需要使用大型精密调节架,其俯仰角调节机构使用步进电机驱动,且传动比为非线性,因此控制难点在于如何以步进电机开环方式来实现调节架俯仰角的精确运动。通过对现有调节架的俯仰角运动机构进行建模分析,得到其运动学模型为偏心曲柄滑块机构。根据运动学公式,分析了当前使用的控制方法精度不高的原因,并提出了新的控制方法。在此基础上,为了验证新方法下调节架俯仰角的运行结果,引进了全新的测量工具——激光跟踪仪。根据测量结果,绘制出俯仰角的目标值和误差曲线图,分析误差规律并修正。
光学装调 精密调节架 俯仰角运动控制 激光跟踪仪 optical alignment precision stage motion control of pitching angle laser tracker
1 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所, 四川 绵阳 621000
2 中国空气动力研究与发展中心总体技术部, 四川 绵阳 621000
采用数值方法分析研究强激光束在对流风作用下的热晕效应。湍流数值模拟采用雷诺平均及大涡模拟(RANS/LES)混合方法,即脱体涡方法，同时耦合J-B模型，而利用双时间步进行非定常问题迭代求解；光在流场和自由空间的传输计算采用波动光学方法，并根据远场光斑分布情况进行定性与定量分析。研究考察了0.1 MW功率、0.1 m口径的Gauss光束在1,5和10 m/s对流风作用下的热晕效应。结果表明,对流风作用下的热晕效应是非定常作用过程；对流风速度越低，激光热晕效应越强，其中1 m/s的热晕效应最强，其远场光斑畸变最严重；对流风速度越低，热晕效应非定常作用特性越明显，尤其1m/s的热晕效应在5 s观察时间内仍在发展变化，而5 m/s和10 m/s的热晕效应在3 s以后已趋于稳定。
大气光学 对流风 热晕效应 RANS/LES混合方法 J-B模型 非定常问题 波动光学方法
