[發明專利]一種基于視覺注意機制的海上紅外目標檢測方法

有效

• 申請號: 201710549190.6
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107563370B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 趙天云;周碧菡;郭雷;謝星星
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/20;G06K9/34;G06T7/11
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于視覺注意機制的海上紅外目標檢測方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、獲取紅外圖像背景像素，并確定圖像像素到背景像素路徑：首先對輸入圖像I重新調整圖像大小，使其最大像素數不超過300，提取寬度為γ的邊界區域作為背景像素；

所述γ的選擇保證紅外圖像中的目標像素占比為30％～70％；

所述圖像I上連接像素x和背景種子節點的路徑π＝<π(0),...,π(k)>是以相鄰4個元素連接的像素序列，k表示路徑個數，相鄰4個元素分別為像素x(i,j)的上(i,j+1)下(i,j-1)左(i-1,j)右(i+1,j)四個元素；

步驟2、獲取紅外圖像的正向光柵掃描顯著圖：利用最小障礙距離MBD衡量圖像像素與背景像素的對比度得到顯著圖，具體步驟為：

步驟2.1獲取輔助圖U和L：以正向掃描順序，從上到下，從左到右的順序遍歷輸入的紅外圖像I的每一個像素；通過掃描獲取像素x及其鄰域的像素值，根據四鄰域結構，令y表示x的鄰域像素，P(y)表示分配于y的一條從x到背景像素的路徑，計算在路徑下的最大像素值U(y)和最小像素值L(y)；

步驟2.2計算路徑代價β_I(P_y(x))：路徑代價通過追蹤當前路徑中最大最小像素值的輔助圖U、L獲得：

β_I(P_y(x))＝max{U(y),I(x)}-min{L(y),I(x)}

其中：P_y(x)表示P(y)·<y,x>，P(y)為經過像素y的一條路徑，<y,x>表示x到y的代價，所以P(y)·<y,x>就表示x的一條附加代價<y,x>的路徑；

步驟2.3計算MBD值D(x)：首先將MBD值初始化0或∞，最終該值將通過迭代x上的最小化路徑代價獲得，該值定義為：

步驟2.4比較MBD值與路徑代價值的大小，如果β_I(P_y(x))＜D(x)，則重復以上步驟，直至得到每個像素的最大MBD值，并以此作為紅外圖像的顯著圖；

步驟3、獲取紅外圖像的反向光柵掃描顯著圖：在獲取正向光柵掃描方式計算得到的顯著圖后，通過反向光柵掃描算法重復計算紅外圖像的顯著圖；

即按照從下到上，從右到左的順序遍歷輸入的紅外圖像I的每一個像素；按照步驟2中，路徑代價、MBD值以及輔助圖U、L的計算公式，在反向掃描順序下進行更新，直到獲取每個像素的最大MBD值；

在反向光柵掃描方法后，再交叉迭代進行正向光柵掃描算法和反向光柵掃描算法，直至每個像素的D(x)非負且不再變化，則該值作為最終MBD顯著圖中每個像素的MBD值；

步驟4、計算圖像邊界對比度圖Image Boundary Contrast，IBM：

取圖像邊框并劃分為上下左右四個區域k∈{1,2,3,4}，計算每個區域的平均灰度和協方差矩陣Q_k，則其IBM圖通過下式確定：

根據式歸一化U_k，使每個區域的距離值位于(0,1)區間，獲得四個區域的U_k值后，通過求和并減去最大u_k值消除背景區域中目標占據比例較大的區域的影響，該過程通過下式表達：

最后再次歸一化IBM圖U_k，令其最大值為1；

步驟5：將MBD顯著圖B與IBM圖U_k進行相加，得到最終紅外圖像I的顯著圖；通過形態學閉運算，對顯著圖先膨脹后腐蝕，并對最后結果二值化；

步驟6：對二值化區域進行標記，令連通區域像素標記為同一記號，計算這些區域面積，取面積最大區域以排除誤檢測區域，畫出外包矩形框，即得到最終目標區域。