ROC曲线在红外成像系统的检测性能评估中应用.pdfVIP

2011年9月 第三届红外成像系统仿真、测试与评价技术研讨会论丈集 163 ROC曲线在红外成像系统的检测性能评估中的应用 李凡1，李亚鹏2王炳健2 (1．上海机电工程研究所，上海200233； 2．西安电子科技大学技术物理学院，西安陕西710071) 摘要：提出了一种红外弱小目标检测算法性能评估的方法．该方法通过假设的数学模型给出了 评价指标的理论推导过程，得到了虚警概率与检测门限，检测概率与SNR之间的关系，绘出了ROC 曲线。同时，给出了当目标与背景分布函数未知的情况下。利用红外图像序列绘出ROC曲线来评估 算法的检测性能．利用该方法得到了四种典型的弱小目标检测算法的ROC曲线，比较了四种算法的 检测性能。 关键词：检测算法评估，虚警概率，检测概率，ROC曲线 0引言 型，实现了检测算法性能的定量评估，该模型是建立 在背景杂波与目标的分布函数已知的情况下，由于实 红外成像技术由于其在目标探测、识别、抗干扰 际情况非常复杂，特征值分布并不完全是服从某一种 等方面具有明显优势，口益受到各方关注。随着成像 分布，其概率密度函数很难先验确知。 技术的发展，对成像系统的检测性能评估技术提出了 本文利用ROC曲线对检测算法进行性能评估， 新的要求。因实际工程应用的需要，红外弱小目标检 当背景与目标的分布函数己知情况下建立数学模型 测算法仍然是目前的一个热点及难点问题，其算法的 绘出算法的ROC曲线，同时，给出当分布函数未知 性能分析与评估占有重要的地位，但由于对各种不同 的情况’1-N用红外图像序列绘出ROC曲线来评估算 算法在同类背景下表现的性能如何以及在不同背景 法的检测性能。最后，利用红外图像序列给出了几种 下其各自的适应程度又如何等问题缺乏一个定量的 典型的弱小目标检测算法的ROC曲线，比较了几种 分析和比较，使得实际应用中系统不能根据当时的目 算法的检测性能。 标和背景特性对算法进行选取。因此，研究合理的评 估方法来评价和比较这些算法是弱小目标检测算法 1 检测概率和虚警概率的指标分析 性能研究的一个必要环节，可为算法的选取提供依 据，减少盲目性。 首先给出检测概率和虚警概率的定义： 检验一个检测算法是否成功，体现在对一些重要 检测概率：检测到目标的个数与目标实际存在的 参数的评估上【l】，[21。对于弱小目标检测算法的评估通 个数的比值。 常采用检测概率、虚警概率等几个参数作为评价准 虚警概率：检测到目标而目标实际上不存在的个 数与检测个数的比值。 则。文献[3】从目标特性和背景特性与算法性能的关 系建模，并用模型从两方面对算法性能进行定量分析 经过背景抑制后的背景杂波和目标均服从高斯 目标 分布，设背景杂波B～Ⅳ(心％2)， 和比较。文献[4】利用logistic回归模型描述了目标的 信噪比和面积与检测概率之间的关系，并用模型对算 度函数分别为： 法性能进行评估。文献【5】在ROC曲线基础上定义了 检i911I算法的等效输入信噪比，并给出了相应的数学模 1-07-22 收稿El期。201 作者简介：李凡0985-)，女，江西南昌人，工程师，主要研究方向为红外成像仿真技术研究。 ：：