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红外传感器具有良好的性能,在现代战场中应用广泛。红外场景下的目标检测与识别问题,一直是图像处理领域的主要方向之一。在红外场景中,云和雾是十分常见的自然现象,由云和雾带来的遮挡问题,也成为红外场景下目标检测与识别的重要挑战。本文针对红外场景中有云、雾遮挡的目标识别问题,进行了深入的研究,针对云和雾对红外场景中目标检测与识别的影响,进行了分析总结,并给出了解决方案。 首先,由于实时图像并没有先验知识确定云雾的覆盖程度,因此为了定量衡量红外图像中的云雾的干扰的程度,我们提出了衡量标准。根据制定的衡量标准,决定是否对图像做去雾处理,是否对图像中有云区域进行标记,并且给出了去雾的算法以及有云区域标记的算法。 其次,对于遮挡问题,局部特征点方法相比传统模板匹配的方法,有很大的优势。本文详细研究了常见局部特征点的性能,对比FAST、Harris、SUSAN、SIFT和Symmetry point等局部特征点提取算法,综合考虑各特征点的时间代价、数量、覆盖程度以及重现率等多个指标,最终选择FAST特征点作为局部特征点。另外,本文中特征点匹配的图像为异谱图像,通过研究,发现传统的特征描述,如包括HOG特征,LBP特征,LPQ特征,Symmetric特征以及CNN特征等,其表示能力有限,并不能很好地描述异谱图像。本文总结传统特征工程的经验,并针对具体应用,给出了共线性编码特征,很好地解决了这一问题。同时,本文也探讨了高维特征对特征点匹配的影响,给出了构造高维特征的方法以及参数选择的经验,通过设计实验,证明了高维特征能够显著提升匹配的稳定性。针对高维特征匹配效率低的问题,本文使用了内积量化的方法,对高维特征进行压缩编码,在不损失精度的情况下,大幅提升了匹配效率。而对于错误匹配的问题,本文通过对误匹配点对分布的假设,利用向量场一致性(VFC)算法,有效消除错误的匹配点对.再利用RANSAC算法,进一步去除错误的匹配点对,以VFC和RANSAC组合的方式消除错误匹配,建立仿真图像和实时图像的映射关系,消除云雾遮挡对目标识别的影响。 然后,本文也研究基于全局信息的遮挡目标识别算法,该方法利用大场景图像的策略和图像中的全局信息进行匹配,解决局部遮挡导致信息损失无法匹配的问题。同时,本文研究了实时图像旋转对匹配精度的影响,并利用低秩矩阵原理,有效矫正图像,避免了特征对旋转敏感的问题。通过特征匹配,确定大场景图像与实时图像的映射关系,快速有效的避免了遮挡的影响。 最后,我们也对提出的算法在硬件平台上进行了实时实现,通过算法级和代码级的优化,对算法的特征进行优化,对基础操作函数进行加速,从而提升算法效率,降低算法的时间和空间的消耗。不仅从理论上证明了算法的可行性,也从实际应用平台的角度,证明了算法的可实施性。