检测超出人类传感器视线范围的威胁

—还记得在夏夜旋转烟花的感觉吗?保持不动，火会发出噼啪声和火花，但旋转它，光线会模糊成一条线，追踪你所做的每一次旋转和锯齿。

桑迪亚国家实验室开发的一种新的专利软件系统可以找到来自卫星、无人机和远程安全摄像头的流视频和图像中的运动曲线，并将其转化为信号，以查找和跟踪小至一个像素的移动物体。开发人员表示，该系统可以增强任何遥感应用的性能。

“能够从远处跟踪每个像素很重要，这是一个持续存在且具有挑战性的问题，”计算机科学家兼该系统的联合开发者马天说。“例如，对于物理安全监控系统，您可以检测到可能的威胁的距离越远，您准备和响应的时间就越多。通常最大的挑战是一个简单的事实：当物体远离传感器时，它们的尺寸自然会显得小得多。随着距目标距离的增加，传感器灵敏度会降低。”

Ma 和 Robert Anderson 于 2015 年开始研究多帧移动物体检测系统，作为桑迪亚 实验室指导的研究和开发 项目。一篇 关于 MMODS 的论文 最近发表在Sensors上。

在 1000 万个像素的海洋中检测一个移动像素

马说，通过遥感系统检测物体的能力通常仅限于在单个视频帧中可以看到的内容，而 MMODS 使用一种新的多帧方法来检测低能见度条件下的小物体。在计算机站，来自各个传感器的图像流流入，MMODS 使用图像过滤器逐帧实时处理数据。一种算法发现视频帧中的运动，并将其与目标信号相匹配，这些目标信号可以相互关联，然后在一组视频帧序列中集成。

此过程提高了信噪比或整体图像质量，因为移动目标的信号可以随着时间的推移相关并稳定增加，而背景噪声(如风)的运动会被滤除，因为它随机移动且不相关。

在MMODS被部署用于遥感增强之前，Ma和Anderson在目标物体小至一个像素的模拟数据上证明了其有效性，信噪比接近1:1，这意味着信号和噪声之间没有区别。

这些物体通常人眼和传感器都无法检测到。基线检测器系统检测到移动物体的几率为 30%。当 MMODS 添加到该系统时，它有 90% 的检测机会，而不会增加误报率。

在另一次演示中，研究人员使用 MMODS 从桑迪亚山顶上的远程摄像机收集的实时数据中检测移动物体。在事先不了解阿尔伯克基道路的情况下，MMODS 检测到在整个城市行驶的车辆。

“鉴于现代摄像机大约有 1000 万像素，能够一次检测和跟踪一个像素是计算机视觉技术的一项重大进步，”马云说。“MMODS 已被证明可以将现代检测灵敏度提高 200% 至 500%，并且适用于快速和缓慢移动的物体，即使在能见度较差的情况下也是如此。”