为了提高红外目标检测的性能，提出了一种结合帧差的核相关滤波弱小红外目标检测算法。算法首先通过核相关滤波训练当前帧获得最大回归值，相对间隔帧求取差值，以此进行循环移位，从而实现对帧间背景运动的补偿；再者借助帧间差分法提取当前帧相对运动特征，增强区分弱小目标和红外背景的能力；最后对相对运动特征进行阈值分割获得最终检测结果。仿真实验显示本算法能有效检测出复杂环境下红外弱小目标，与其他同类算法相比，本算法可以很好地对杂波和点状干扰源进行抑制，获得较高的目标检测率，同时将大量运算置于频域中，运算效率也优于其他算法。

帧间差分法是运动目标检测的经典方法，但当运动目标速度低到一定数值时，难以检测到运动目标。针对其可检测目标速度的限制，在帧间差分法的基础上，提出了动态帧差法。结合FPGA处理的特点，进行了动态帧差算法的FPGA设计与实现，并构建了一个新的实时运动目标检测系统。系统能够根据目标运动情况自适应调整用于差分图像的帧间距，既适用于较快运动目标的检测，也适用于低速运动目标的检测，扩大了系统可检测运动目标的速度范围。对DDR3端口进行区域划分，解决了在资源有限的FPGA上对图像的多帧存储的问题。多组实验结果证实了动态帧差法及其FPGA设计模块的有效性和实时性。相比其他系统，所研究系统在检测低速运动目标方面具有明显的优势，且可处理1080p@30Hz的彩色视频流。

将帧间差分法运用于舰船中靶图像识别中, 并提出了一种基于图像统计特征的舰船中靶图像识别方法。基于Visual C＋＋中的MFC对话框开发工具, 借助OpenCV计算机视觉库编写了演示软件, 并对识别方法进行了验证。结果表明, 该方法能快速、准确地识别出中靶图像, 从而为指挥员的指挥决策提供客观依据。

为满足复杂条件下带电作业机器人作业过程中对线缆的定位需求, 提出一种基于激光光斑的带电作业机器人线缆定位方法, 在双目相机安装滤光片, 移动激光发射器, 并在线缆上形成两个光斑。对光斑源图像提取HSV空间的亮度分量, 减少光照差异及背景对光斑的影响。利用帧间差分获得两光斑的亮度分布图的差分图像。通过光斑筛选获得目标光斑, 去除差分中抖动、光照变化等影响。通过匹配左右相机的光斑对, 计算光斑三维坐标, 获得线缆上的目标位置和姿态, 保证了立体匹配的准确率。搭建实验平台, 采集多种光照环境、背景下的线缆图, 具有96%的定位准确率, 定位误差也能达到作业需求, 验证了该定位方法的有效性及实用性。

针对自然环境中因摄像机抖动造成无法准确检测运动目标的问题, 提出一种结合分块灰度投影、背景差分与连续帧间差分法的运动目标检测算法。该算法通过将图像帧进行分块处理, 结合离散化决策机制去除灰度梯度变化低及存在局部运动的目标区域, 提高全局运动矢量估计精度。根据块区域灰度投影曲线进行互相关计算, 完成抖动序列校正。通过对校正后的序列帧提出使用背景差分与连续三帧差分法的融合策略处理, 增强运动目标区域。通过将融合差分图像平滑处理并使用Otsu法进行自适应阈值分割, 检测前景运动目标。用公共抖动视频序列实验, 并与不同算法对比验证后可得：该算法可以准确检测出摄像机抖动场景中运动目标, 保证较好检测效果的同时检测速度较快。

为了能在复杂环境下快速、准确地对多个目标进行检测及追踪，本文结合四帧间差分算法与光流算法，提出了一种更高效的运动目标检测算法。本算法为了提升光流法的处理速度并降低光照等环境所带来的影响，首先对视频序列进行四帧间差分处理，然后将得到的差分视频序列进行光流处理，以实现对视频中目标的准确检测。最后将该算法与粒子滤波、ViBe 等算法进行比较，并在不同场景下对不同运动目标、不同个数目标进行捕获处理，结果表明，本方法不仅具有较好的鲁棒性，而且能够更快速、准确的对目标进行检测与追踪。

帧间差分法是运动目标检测最为常用的方法之一, 具有算法简单、数据处理量小、易于实现等优点, 因而得到广泛应用。而帧间差分法通常是根据单一的光照条件设定的固定阈值以判断是否有运动物体, 因此限制了其在不同光照条件下的应用。针对上述情况, 以色度、饱和度、亮度(HSL)颜色空间中的亮度值为依据, 建立光强-亮度-阈值表, 从而以动态的阈值调整拓展了帧间差分法在不同光照条件下的应用。通过仿真和FPGA实现了该目标检测系统, 并搭建了验证测试系统。实验结果表明, 当光照强度为90 W/m2时, 在3.0 m/s和0.5 m/s速度下, 自适应阈值的检测正确率分别达到93%和95%, 与固定阈值设定较大时的检测结果相近; 在0.59 W/m2的低光照条件下针对上述运动速度, 检测率分别达到84%和92%, 与小固定阈值检测结果相近。

为保证船用光电设备的安全可靠运行,针对船用光电指向器存在的气密问题,利用红外成像手段和CO2气体对红外线较为敏感的特性,研究了一种气密检测方法。该方法采用帧间差分和局部熵差相结合的算法对泄漏处进行检测和定位,从而能够高效、准确地发现船用光电指向器的气密缺陷,起到维护设备稳定工作的重要作用。

针对无人机载红外摄像仪拍摄的输电线路红外图像易于受背景信息干扰且不易于分割出输电线信息, 提出了一种基于图像拼接和帧间差分相结合的算法, 来实现输电线分割定位信息。采用基于 SIFT的图像配准算法来实现图像拼接, 再将得到的两幅图像的重合部分进行帧间差分, 初步实现了输电线的分割; 采用 Canny算法, 对分割得到的输电线进行边缘检测, 采用霍夫变换检测出分割出来的输电线, 最终对输电线定位。