[發(fā)明專利]一種基于視覺注意機(jī)制的海上紅外目標(biāo)檢測方法

有效

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• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107563370B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙天云;周碧菡;郭雷;謝星星
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 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(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種基于視覺注意機(jī)制的海上紅外目標(biāo)檢測方法，針對海上紅外圖像特點，引入基于視覺注意機(jī)制的目標(biāo)檢測算法，通過計算像素的顯著值，確定目標(biāo)在圖像中的位置。首先提取紅外圖像邊框作為背景像素，然后使用光柵掃描算法迭代更新背景點到像素點的所有路徑中的最大最小像素值，獲取輔助圖。接著，根據(jù)輔助圖計算路徑代價獲得顯著圖。以馬氏距離作為圖像與邊框?qū)Ρ榷葓D與上一步顯著圖相加，然后通過形態(tài)學(xué)閉運算、二值化操作獲得目標(biāo)區(qū)域位置。本發(fā)明根據(jù)像素特征獲取目標(biāo)顯著性信息，極大的減少了海上小目標(biāo)漏檢率，并且能夠有效的抑制海面波紋及天空云層引起的噪聲，均勻突出目標(biāo)，具有較高檢測準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)視覺圖像處理方法，涉及一種基于視覺注意機(jī)制的海上紅外目標(biāo)檢測方法。可以廣泛應(yīng)用于海面紅外目標(biāo)檢測系統(tǒng)、空中目標(biāo)檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，紅外成像技術(shù)在精確制導(dǎo)、紅外預(yù)警、紅外搜索系統(tǒng)以及其他軍用、民用領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，作為紅外搜索與跟蹤、紅外預(yù)警、精確制導(dǎo)等應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，紅外目標(biāo)檢測技術(shù)已成為紅外圖像處理領(lǐng)域的研究熱點。在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)場上，紅外目標(biāo)檢測系統(tǒng)依賴的是被動檢測目標(biāo)的紅外輻射特性，其隱蔽性好，不受氣候影響，可晝夜工作，且能夠透過煙霧視覺等障礙進(jìn)行目標(biāo)探測成像并進(jìn)行目標(biāo)檢測及定位處理，因此，紅外目標(biāo)檢測技術(shù)具有極高的研究價值。而隨著各國對海洋利益的日益重視，海上紅外目標(biāo)檢測技術(shù)作為極有價值的研究課題，近年來在國內(nèi)外受到廣泛關(guān)注。

目前，紅外目標(biāo)檢測方法主要依賴于目標(biāo)所表現(xiàn)出的紅外特性：飛機(jī)除了會反射外界紅外線之外，其發(fā)動機(jī)、冷卻窗、煙囪等還會向外發(fā)出熱輻射，輻射強(qiáng)度越高，紅外特征越明顯，越易于識別。對于紅外圖像來說，若已知目標(biāo)先驗信息，則目前流行的目標(biāo)檢測方法主要有兩類：一類是利用先驗信息訓(xùn)練一個有多個弱分類器級聯(lián)的集合分類器，然后利用這些弱分類器進(jìn)行投票檢測目標(biāo)；另一類方法是利用先驗信息找到目標(biāo)與非目標(biāo)之間的最佳分類線檢測目標(biāo)。但是上述方法對整幅區(qū)域進(jìn)行檢測較為耗時，且在復(fù)雜背景中，由于冗余信息的干擾，其檢測穩(wěn)定性有待提高，同時在大多數(shù)情況下，目標(biāo)的先驗信息未知，因此上述方法往往不能滿足實際需求。通過對生物視覺的研究，發(fā)現(xiàn)如果目標(biāo)檢測系統(tǒng)能夠精確地仿真生物視覺的注意機(jī)制，只對圖像中可能存在感興趣目標(biāo)的顯著區(qū)域進(jìn)行關(guān)注，那么就可以提前舍棄圖像中的冗余信息，使得目標(biāo)檢測系統(tǒng)具有更高效、精準(zhǔn)的性能；另一方面仿真人類視覺的注意機(jī)制，可以僅利用目標(biāo)在場景中的某類統(tǒng)計特性進(jìn)行目標(biāo)檢測，而不需要目標(biāo)先驗信息。因此本項目在基于顯著性檢測的紅外艦船檢測技術(shù)上進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于視覺注意機(jī)制的海上紅外目標(biāo)檢測方法，使用最小障礙距離計算紅外圖像的顯著值，然后通過背景優(yōu)化算法和二值化得到最終的目標(biāo)區(qū)域。實驗證明，該算法能在復(fù)雜海面環(huán)境下高效地檢測出紅外目標(biāo)區(qū)域，具有較高的魯棒性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)方案

一種基于視覺注意機(jī)制的海上紅外目標(biāo)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(diào)整圖像大小，使其最大像素數(shù)不超過300，提取寬度為γ的邊界區(qū)域作為背景像素；

所述γ的選擇保證紅外圖像中的目標(biāo)像素占比為30％～70％；

所述圖像I上連接像素x和背景種子節(jié)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(shù)，相鄰四對像素分別為像素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：