[發明專利]一種背景自適應估計的紅外運動目標實時檢測方法

有效

• 申請號: 201110211688.4
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102289819A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 白俊奇;趙春光;翟尚禮;王壽峰;孫寧
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06K9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種紅外圖像目標檢測方法，特別涉及一種適合硬件實時實現的運動目標檢測方法。

背景技術

運動目標檢測技術通過對傳感器獲得的圖像序列進行分析，檢測出運動目標，在交通監視、自動導航等方面有著十分重要的實用意義。典型的運動目標檢測方法分為三大類：背景差分法、差圖像法和光流法。背景差分法，將當前圖像與一個已知背景進行差分，通過閾值分割來提取運動目標。該方法假設背景是精確可知的，不受目標運動速度的限制，能夠較完整地提取運動目標。背景差分法對光照和外部條件引起的場景變化過于敏感，當圖像存在噪聲，特別是圖像和背景都有噪聲時，目標的提取效果變得不理想。差圖像法通過序列圖像中相鄰兩幀相減，根據差分圖像來檢測目標，是檢測序列圖像中運動目標的最簡單方法。該方法對環境的適應性強，運算速度快，不足之處是不能精確定位運動目標(檢測的目標位置是兩幀圖像中目標的平均位置)，在目標內部區域容易產生空洞現象，難以檢測出有重疊的運動目標。光流法不需要知道任何背景信息，依靠隨時間變化的光流特性來計算目標的運動和結構參數，是分析序列圖像中運動目標的重要方法。然而，光流中目標的運動與結構參數需要計算圖像灰度與光流的一階或二階導數，實際圖像會受到噪聲的污染，而導數的計算過程是一個噪聲放大的過程，階數越高噪聲放大作用越明顯，且光流法的運算復雜，實時處理能力差。

發明內容

發明目的：針對背景差分法對噪聲和場景變化過于敏感的不足，本發明的目的是設計一種效果良好、計算簡單、適合硬件實時實現的背景自適應估計的紅外運動目標實時檢測方法。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種背景自適應估計的紅外運動目標實時檢測方法，包括如下步驟：

(1)初始化背景模型BG(0)；

(2)輸入第k幀原始紅外圖像X_org(k)，k＝1，2，...，K；

(3)對步驟(2)所述第k幀原始紅外圖像X_org(k)的空間域非均勻性噪聲和時域隨機噪聲進行抑制，輸出抑制噪聲后的圖像X_deal(k)；

(4)配準步驟(3)所述抑制噪聲后的第k幀紅外圖像X_deal(k)，輸出配準后圖像X_reg(k)；

(5)背景模型更新：通過自適應遺忘因子法更新步驟(4)所述配準后的第k幀紅外圖像X_reg(k)的背景模型BG(k)；

(6)將第k幀原始紅外圖像X_org(k)與背景模型BG(k)作差分運算，輸出差分運算的結果X_out(k)；

(7)根據最大類間方差理論計算步驟(6)所述X_out(k)中目標和背景的最佳分割閾值Th_opt，完成運動目標的檢測。

所述步驟(1)中，利用初始的N幀原始圖像{X_org(k)|k＝1，2，...，K}計算背景模型BG(0)，坐標(i，j)處的背景值BG(i，j，0)的表達式可如下式所示：

BG(i，j，0)＝median[X_org(i，j，1)，X_org(i，j，2)，...，X_org(i，j，k)]

式中，運算符median[·]表示求解中值操作，X_org(i，j，k)表示第k幀原始紅外圖像X_org(k)坐標(i，j)處的像素值。

所述步驟(3)中，可使用有限支撐域高頻恒定統計非均勻性校正法對第k幀原始紅外圖像X_org(k)的空間域非均勻性噪聲進行抑制。抑制的方法可為：

利用高斯低通濾波器g將第k幀原始紅外圖像X_org(k)分為高頻分量和低頻分量兩部分：