[發明專利]紅外序列圖像中弱小目標的檢測方法及其檢測裝置

有效

• 申請號: 201410453241.1
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104268852B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 秦翰林;曾慶杰;延翔;馬琳;周慧鑫;李佳;宗靖國;韓姣姣;呂恩龍;劉上乾
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司61114
• 代理人: 李罡

技術領域

本發明屬于紅外圖像處理技術領域，尤其涉及一種紅外序列圖像中弱小目標的檢測方法及其檢測裝置。

背景技術

紅外序列圖像中弱小目標檢測是紅外目標自動識別領域中一項重要的研究課題。眾所周知，在包含弱小目標的紅外序列圖像中，弱小目標一般呈現點狀，僅占幾個到十幾個像素，并且通常處在云層、海面、海天線、地面等復雜背景環境下，因此弱小目標很容易被背景雜波所淹沒，這為后續的目標跟蹤等工作帶來很大的困難和影響。

目前，針對紅外序列圖像中弱小目標檢測問題，常規的處理方法是基于背景預測的經典濾波方法，如最大中值濾波，形態學Top-Hat濾波以及二維最小均方誤差濾波等，這些濾波方法均能較好地抑制簡單、平穩背景，突出弱小目標，但對于復雜多變的非平穩背景，這些方法對背景雜波的抑制效果往往不盡如人意，檢測弱小目標的虛警概率均偏高。

現有技術還利用判別分析的思想來實現對背景雜波的抑制和弱小目標的提取的方法，對包含弱小目標的單幀紅外圖像進行多次各向異性非線性擴散后形成的多尺度圖像序列采用RX算子判別來進行背景雜波的抑制和弱小目標的檢測，但其形成的標量立方體數據量較大，存儲空間占用率高，運算處理時間較長；對原始序列圖像利用廣義最大似然比準則進行判斷后得到弱小目標運動軌跡，進而完成對復雜背景下弱小目標的檢測，該方法直接對原始序列圖像進行操作的，所以其數據計算量較大以及運算的復雜程度較高，檢測所耗時間也相對較長，這將給紅外預警系統帶來數據處理和存儲上的壓力，降低了系統的實時檢測性能；對單幀包含弱小目標的紅外圖像進行多尺度小波分解后將其所有子帶圖像組成數據立方體，然后利用RX判別算子進行背景雜波的抑制和弱小目標的提取，從而實現弱小目標檢測的方法，此方法主要是針對單幀紅外圖像中弱小目標的檢測問題提出的，其中待處理的數據立方體不僅數據量很大，需要占用大量存儲空間，而且處理這些數據時計算復雜度也相應較高，對檢測系統的設計與運行有較高的要求。

發明內容

為解決現有存在的技術問題，本發明實施例提供一種紅外序列圖像中弱小目標的檢測方法及其檢測裝置，能夠通過少量的數據處理實現紅外序列圖像中弱小目標的準確檢測。

為達到上述目的，本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供一種紅外序列圖像中弱小目標的檢測方法，該檢測方法包括：根據生成的隨機投影空間采集低維小數據量圖像信號根據馬氏距離將采集到的低維小數據量圖像信號中的單幀子圖像分別與原始紅外序列圖像進行背景抑制和弱小目標信息保留的處理，根據處理后獲得的紅外序列圖像選擇分割閾值τ，根據所述分割閾值τ檢測所述紅外序列圖像中的弱小目標。

上述方案中，所述根據生成的隨機投影空間采集低維小數據量圖像信號為：

生成一個正交高斯隨機矩陣R，根據生成的正交高斯隨機矩陣R對包含紅外弱小目標的序列圖像數據I進行隨機投影。

上述方案中，所述根據馬氏距離將采集到的低維小數據量圖像信號中的單幀子圖像分別與原始紅外序列圖像進行背景抑制和弱小目標信息保留的處理為:根據公式將采集到的低維小數據量圖像信號中的單幀子圖像分別與原始紅外序列圖像進行背景抑制和弱小目標信息保留的處理；其中，和表示低維圖像信號的均值與協方差，表示第m個子圖像向量。

上述方案中，所述根據所述分割閾值τ檢測紅外序列圖像中的弱小目標為：根據選擇到的分割閾值τ對所述紅外序列圖像進行二值化處理，獲得紅外序列圖像中弱小目標的檢測結果。

本發明實施例還一種紅外序列圖像中弱小目標的檢測裝置，該檢測裝置包括：生成單元、確定單元、選擇單元、檢測單元。其中，

所述生成單元，用于根據生成的隨機投影空間采集低維小數據量圖像信號發送采集到的低維小數據量圖像信號到確定單元；

所述確定單元，用于根據馬氏距離將采集到的低維小數據量圖像信號中的單幀子圖像分別與原始紅外序列圖像進行背景抑制和弱小目標信息保留的處理，發送處理后獲得的紅外序列圖像到選擇單元；

所述選擇單元，用于根據接收到的所述紅外序列圖像選擇分割閾值τ，發送選擇到的分割閾值τ到檢測單元；

所述檢測單元，用于根據接收到的分割閾值τ檢測所述紅外序列圖像中的弱小目標。

上述方案中，所述生成單元，具體用于生成一個正交高斯隨機矩陣R，根據生成的正交高斯隨機矩陣R對包含紅外弱小目標的序列圖像數據I進行隨機投影。