还记得在夏夜旋转燃放游火花的感觉吗？如果你将它静止不动，火焰会发出噼啪作响的声音并迸发出火花，但如果你将它快速旋转，光线会模糊成一条轨迹，追踪着你造成的每一个旋涡和锯齿形状。

在圣迭亚哥国家实验室开发的一种全新的专利软件系统可以在来自卫星、无人机和远程安全摄像头的流媒体视频和图像中找到运动曲线，并将其转化为信号以便追踪像素大小的移动对象。开发人员表示，这个系统可以提升任何遥感应用的性能。

“能够从远处追踪每个像素至关重要，这是一个持续而具挑战性的问题，”计算机科学家、系统联合开发者田马表示。“在物理安全监控系统中，例如，你能越早地探测到潜在威胁，就能有更多时间准备和应对。而最大的挑战通常是一个简单的事实，即当物体远离传感器时，它们的大小自然显得更小。随着目标距离的增加，传感器的灵敏度会降低。”

玛丽和罗伯特·安德森于2015年开始进行多帧移动物体检测系统的研究工作，作为桑迪亚实验室指导性研究和发展项目。一篇关于MMODS（Multi-frame Moving Object Detection System）的论文最近在《传感器》杂志上发表。

在一片千万个像素的海洋中寻找一个移动的像素

马说，通过遥感系统检测物体的能力通常仅限于单个视频帧中可见的内容，而MMODS使用一种新的、多帧的方法，在低可见性条件下检测小物体。在计算机工作站上，各种传感器的图像流不断流入，MMODS会实时逐帧处理数据，并进行图像滤波。算法会找到视频帧中的运动，并将其匹配成可相关并在一系列视频帧序列中整合的目标信号。

这个过程可以提高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进行相关性分析，并稳定增强，而背景噪音如风等的移动则被滤除，因为它们是随机移动且无关相关性的。

在MMODS用于遥感增强之前，Ma和Anderson展示了其在模拟数据上的有效性，其中目标物体尺寸甚至只有一个像素，信噪比接近1:1，意味着信号与噪音之间无法区分。

这些物体通常对人眼和传感器来说都是不可察觉的。基准探测器系统实现了30%的机会来检测移动物体。当MMODS被加入该系统后，它的探测几率达到了90%，同时并未增加虚警率。

在另一次展示中，研究人员使用MMODS来从在山迪亚山顶上采集的实时数据中检测移动物体。在没有对阿尔布开克市道路的先验知识的情况下，MMODS检测到车辆在整个城市中的移动。

马说：“鉴于现代摄像机约有一千万个像素，能够逐个检测和跟踪像素是计算机视觉技术的重大进步。MMODS已被证明能够将现代检测灵敏度提高200%至500%，并且适用于快速和慢速移动的物体，甚至在能见度较差的条件下也能正常工作。”