[發明專利]一種采用局部結構相似度差異的紅外目標探測方法

無效

• 申請號: 201110220486.6
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102254186A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 趙巨峰;馮華君;徐之海;李奇;陳躍庭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及光學圖像處理技術，尤其涉及一種采用局部相似度差異的紅外目標探測方法。

背景技術

目標檢測技術已經廣泛應用于民用及軍事領域。常見的如基于可見光攝像頭、微光攝像頭、紅外熱像儀、雷達、激光探測器、超聲波探測器的各種交通導航、助航、防災施救、軍事偵察、預警、制導、導航等設備。

基于數字圖像的目標檢測的目的是從序列圖像中將目標從背景圖像中提取出來。目標區域的有效分割對于目標分類、跟蹤和行為理解等后期處理非常重要，因為以后的處理過程僅僅考慮圖像中對應于目標區域的像素。然而，由于背景圖像的動態變化，如天氣、光照、陰影等因素的影響，使得目標檢測成為一項相當困難的工作。利用圖像捕捉并分析感興趣的運動目標在許多領域有廣泛的應用，在軍事上用于對空檢測中的多目標跟蹤、機載或彈載前視紅外圖像中的目標檢測等方面，在運輸上用于交通管理與場景監視、運輸工具或行人的違章行為監督等方面，在醫學上用于生物組織運動分析方面等等。在場景監控等安全防范領域，運動目標檢測與分析技術尤其得到了廣泛應用。基于自動檢測的視頻監控系統，與原來完全依靠人眼來進行監控的系統相比，大大減輕了監控人員的工作強度，減少了漏報問題。這些系統在工業生產部門、交通控制系統、金融和社區的安全防范系統中得到了廣泛的應用。

隨著紅外成像器件的發展，紅外圖像越來越多地被應用于目標檢測、識別等各個領域。紅外圖像目標檢測屬于復雜背景下的目標檢測，這是相對于簡單背景而言的。簡單背景一般指人工背景，如紙張、墻壁、黑板等。特點是背景單一、均勻，其典型應用有工件的識別，文字識別。復雜背景一般指自然背景，如天空、海洋、地面等各種環境。另外，紅外圖像具有較大的隨機噪聲和非均勻性干擾，這也是在進行目標檢測與分析時必須克服的困難。紅外熱成像技術因其依靠熱成像的原理，使其在雨、霧等惡劣氣候條件下具備全天候超視距的能力，目前已成為各國軍方和民間研究機構的研究熱點。尤其在軍事方面，紅外成像技術是國家依賴的主要探測技術手段之一，紅外成像技術是現代高技術局部戰爭使用的主要技術之一。大量使用彈道導彈和遠程巡航導彈突擊戰略目標，是現代高技術局部戰爭的特點之一。現代戰爭中，彈道導彈和遠程巡航導彈都已作為有效突擊和反擊武器得到大量使用。用導彈預警衛星對其早期預警、檢測、跟蹤、識別，及時進行預警和實施攔截，直接關系到國家戰略目標的安全；偵察衛星、地球資源遙感衛星、氣象衛星對國家安全和經濟利益有重大影響；而紅外成像技術是上述衛星的關鍵技術。

根據紅外成像特性可知，運用紅外圖像進行目標探測的技術，是提升目標探測能力的根本途徑之一。?

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種采用局部結構相似度差異的紅外目標探測方法LDSSIM（local?different?of?structure?similarity），該方法可有效檢測目標。

本發明采用局部結構相似度差異的紅外目標探測方法主要思路是：

對于目標圖像f中的目標，其總是與周圍的背景有著截然不同的特征。利用結構相似度差異的逐個像素求取，可以有效得到整幅目標圖像中的局部結構相似度差異的分布圖D。根據D，可以得到若干潛在目標區域，利用閾值法處理D，可以有效地區分出目標與背景。

一種采用局部結構相似度差異的紅外目標探測方法LDSSIM，包括如下步驟：

（1）對于目標圖像f中的任意一個像素f(i,?j)，求取其與周圍區域的結構相似度差異值D(i,?j)。具體是：

從f選取以(i,?j)為中心的????????????????????????????????????????????????像素大小的矩形圖像塊x為中心塊，并且選取x的8鄰接同等尺寸的圖像塊y_k?(k=1,2,…8)。將x與y_k的結構相似度均值作為最終的D(i,?j)的決定因素：，所述的SSIM為結構相似度，表征兩個信號的相似程度。

中心塊x與周圍塊y_k的結構相似性度量將分為3個成分的比較，包括亮度，對比度與結構：，，其中

代表亮度相似性

代表對比度相似性

代表結構相似性