[發明專利]一種圖像背景雜波度量方法及系統

在審

• 申請號: 201611178441.6
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106600616A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 劉文光;王曉東;郝賢鵬;鄭博
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及光電成像性能評價技術領域，特別是涉及一種圖像背景雜波度量方法及系統。

背景技術

隨著光電成像系統成像性能的不斷提高，場景中與目標相似的物體逐漸成為影響圖像觀測的重要因素，一方面，相似物體會使得觀測者浪費很多時間對其進行觀察，另一方面也會混淆觀測者的判斷，錯誤地將其當作目標。

將目標與背景的相似性定義為背景雜波，相似程度越高則背景雜波的值越高，反之則越低。在光電成像系統的性能評價中充分考慮背景雜波，評價結果才可能準確，反之則不然。因此，如何準確地度量背景雜波是光電成像系統性能評價過程中的關鍵一步。

目前采用的背景雜波度量方法分為以下兩大類：

第一類是基于數學定義的背景雜波度量方法。這類方法是基于圖像中目標與背景像素值的統計信息對背景雜波進行度量，計算簡單且適用于自然場景。但是，由于這類方法僅僅考慮了像素值的大小并以統計值來衡量目標與背景的相似性，忽略了包括目標形狀、邊緣點分布等重要的信息，這使得度量結果不夠準確，無法正確的表征目標與背景的相似性。

第二類方法是基于人眼視覺特性的背景雜波度量方法。這類方法將人眼的視覺特性引入到雜波度量中，根據人眼的視覺特性對目標與背景的圖像特征進行甄選，并在這些方面度量其相似程度。與上一類方法相比本方法度量結果更準確，但是該方法在引用背景圖像時，例如邊緣概率雜波度量方法、邊緣強度雜波度量方法和圖像熵雜波度量方法，都是基于人眼對圖像中高對比度的擴展區域或者明顯的邊緣輪廓較為敏感的特性來篩選圖像，然后通過統計背景中邊緣點數目或者強度以及計算背景的信息量來度量雜波，這些方法忽略了雜波的本質，拋開目標僅僅計算人眼對背景中非目標區域的敏感程度，這會造成雜波度量結果的不準確。

發明內容

本發明的目的是提供一種圖像背景雜波度量方法及系統，基于對目標與背景圖像特征的相似性度量來篩選背景區域，再進一步基于對目標圖像的稀疏表示進行雜波度量，與現有方法相比，可提高對圖像雜波度量的準確性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種圖像背景雜波度量方法，包括：

求取圖像中目標圖像塊以及從背景區域抽取的各背景圖像塊的邊緣結構信息；

基于邊緣結構信息對各所述背景圖像塊與所述目標圖像塊進行邊緣結構相似性度量，選取出相似性度量值位于第一預設范圍的背景圖像塊；

基于選取出的所述背景圖像塊與所述目標圖像塊構建特征空間，以所述特征空間對所述目標圖像塊進行稀疏表示，得到表示向量；

計算所述表示向量中取值位于第二預設范圍的元素的總和，作為圖像背景雜波的度量結果。

可選地，在所述求取圖像中目標圖像塊以及從背景區域抽取的各背景圖像塊的邊緣結構信息之前，還包括：

從圖像中抽取所述目標圖像塊，將背景區域劃分為與所述目標圖像塊大小相同的多個所述背景圖像塊。

可選地，求取圖像塊的邊緣結構信息具體包括：

提取所述圖像塊的邊緣點強度圖和邊緣點方向圖；

在所述邊緣點方向圖中提取出與所述邊緣點強度圖中強度值高于預設值的邊緣點對應的方向值，將提取出的所有方向值放置在六個從0到180度等間距的方向角空間中；

以每一方向角空間內方向值的數量與提取出的方向值的總數量的比值作為元素，構成向量，作為所述邊緣結構信息。

可選地，所述基于選取出的所述背景圖像塊與所述目標圖像塊構建特征空間包括：

將選取出的所述背景圖像塊與所述目標圖像塊構成數據空間，對所述數據空間進行主成分分析，抽取主成分，得到所述特征空間。

可選地，所述第一預設范圍為相似性度量值低于第一閾值，所述第二預設范圍為元素取值高于第二閾值；

采用以下方法確定所述第一閾值、所述第二閾值的取值，具體為：

在三維直角坐標系中建立均方根誤差曲面，具體為：以所述第一閾值為X軸坐標、以所述第二閾值為Y軸坐標，以預測探測概率與外場試驗數據的均方根誤差值為Z軸坐標，所述預測探測概率由在相應的第一閾值和第二閾值下獲得的雜波值帶入到基于雜波值的探測概率預測公式中得到；

以所述均方根誤差曲面的最低點對應的第一閾值和第二閾值，分別作為度量中所述第一閾值、所述第二閾值的取值。

可選地，對所述背景圖像塊與所述目標圖像塊進行邊緣結構相似性度量的計算公式表示為：