推荐文章红外偏振摄像机动目标检测跟踪

撰稿人：张景程，赵永强

单位：西北工业大学

张景程,乔新博,赵永强.红外偏振摄像机动目标检测跟踪系统（特邀）[J].红外与激光工程,,51(4):0233.doi:10./IRLA0233

基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高，而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性，能够极大地提高系统吞吐量和处理数据速度，能够满足实时性的要求，因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式，将具有不同计算特点的任务分别在PS端(ARM)以及PL端(FPGA)实现，其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等，PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法，以及负责控制FPGA端的各个模块。最后，对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析，给出系统的硬件资源消耗及功耗，结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求，并且具备低功耗的特点。

在复杂背景以及目标与背景达到热平衡后，传统的红外成像技术将难以区分目标与背景，使后续的检测、跟踪等任务难以实现。红外偏振成像技术不仅能获取目标与背景的红外辐射强度信息，还能得到目标与背景的偏振信息。偏振信息能表示目标的理化特性，即使处于复杂背景或当目标与背景达到热平衡后依然能体现出目标与背景在偏振信息上的差异，提高目标与背景之间的对比度。基于机载、弹载的硬件设备对地面目标检测跟踪时，通常需要较高的实时性以及较低的功耗，因此检测跟踪系统的设计和实现至关重要。

目标检测算法利用了局部对比度信息，局部对比度信息是目标信息和背景信息之间的对比，它能够更好地突出目标并且抑制背景，使得目标在检测过程中更加突出。文中利用局部对比度的机理，提出了基于偏振权重的偏振度显著图。光波的任意偏振态可以由斯托克斯矢量来表示，利用斯托克斯矢量可以计算出偏振度图像。偏振度显著图则是利用局部对比度计算得来。局部对比度的计算是通过滑窗操作来增强滑窗中心的目标区域。为了对目标区域进一步增强，引入中心区域的偏振度与背景区域偏振度的差值作为局部对比度的权重。对整个图像进行遍历之后，得到整个图像的偏振度显著图，通过显著图可以快速

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