[發明專利]基于小波變換和導向濾波的單幀紅外小目標檢測方法

在審

• 申請號: 201711401987.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108198198A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 陳蓉
• 申請（專利權）人: 湖南源信光電科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/168;G06T7/187
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明公開了一種基于小波變換和導向濾波的單幀紅外小目標檢測方法，其涉及計算機視覺領域。該方法首先利用小波變換進行多尺度分解，再利用自適應特性的導向濾波處理小波分解獲得的高頻子帶系數，盡可能地剔除了小目標的高頻子帶系數，最后根據小波分解得到低頻子帶系數和導向濾波處理后的高頻子帶系數進行逆小波變換有效地完成了對紅外背景圖像的預測；再通過原始紅外圖像和紅外圖像的預測背景進行做差操作獲得了目標殘差圖，最后對目標殘差進行圖像分割和目標聚類操作，從而有效地檢測出了小目標，這有助于在監控過程中盡早發現目標。

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，特指一種基于小波變換和導向濾波的單幀紅外小目標檢測方法。

背景技術

紅外成像系統具有隱蔽性好，可全天候工作，抗干擾能力強等諸多優點，為了盡早發現目標，在目標距離很遠時，就需對其進行準確檢測跟蹤。

遠距離獲得的目標在圖像中的像素尺寸較小，其信噪比和對比度較低，且沒有可用于識別的形狀信息和結構信息，同時具有不同復雜程度的背景，并存在噪聲干擾，這些造成紅外圖像中小目標檢測成為一個難點問題，需將目標從背景中檢測出來的同時與噪聲區分開。

目前單幀圖像的紅外小目標檢測方法主要有：中值濾波法、空時域結合方法、形態學濾波法以及背景預測等方法。

由于紅外圖像中小目標在整幅圖像中占用非常小的比例，而絕大部分是背景，因此背景預測法具有合理性。紅外小目標背景抑制的方法主要有基于空域的方法和基于變換域的方法。其中，基于空域的方法包括Top-hat變換方法、中值濾波以及匹配算法等，該方法在平穩背景下有較好的效果，且具有較小的運算量，但是無法在復雜環境下將目標信號與圖像邊緣等細節加以區分，使得背景抑制結果存在較多的背景泄露，抑制漏檢和虛警。基于變換域的方法，主要有基于小波變化和基于輪廓波的方法等，該方法主要通過將圖像分解在不同的子帶系數中，再根據實際需要對各子帶系數分別進行處理，是一類靈活有效的背景抑制方法。若在變換域方法中，直接將變換域獲得的高頻系數置零來去掉目標和噪聲信號，從而獲得背景預測圖像，這樣進一步得到的殘差圖像中將同時存在目標及噪聲信號，容易造成目標的誤檢。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提出一種基于小波變換和導向濾波的單幀紅外小目標檢測方法。該方法首先利用小波變換進行多尺度分解，再利用自適應特性的導向濾波處理小波分解獲得的高頻子帶系數，盡可能地剔除了小目標的高頻子帶系數，最后根據小波分解得到低頻子帶系數和導向濾波處理后的高頻子帶系數進行逆小波變換有效地完成了對紅外背景圖像的預測；再通過原始紅外圖像和紅外圖像的預測背景進行做差操作獲得了目標殘差圖，最后對目標殘差進行圖像分割和目標聚類操作，從而有效地檢測出了小目標，這有助于在監控過程中盡早發現目標。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是：

一種基于小波變換和導向濾波的單幀紅外小目標檢測方法，包括以下步驟：

S1結合小波變換和導向濾波進行紅外圖像背景預測；

S1.1利用小波變換對輸入的原始紅外圖像進行多尺度分解；

S1.2利用自適應特性的導向濾波處理步驟S1.1中小波分解后的高頻子帶系數；

S1.3將步驟S1.1中小波分解后得到的低頻子帶系數和經S1.2處理后的高頻子帶系數進行小波逆變換，即可獲得預測的紅外背景圖像。

S2獲取目標殘差圖；

將輸入的原始紅外圖像與步驟S1得到的預測的紅外背景圖像進行做差操作求得目標殘差圖D(x,y)，即可消除原始紅外圖像的背景同時增強原始紅外圖像的小目標信號，即獲得背景抑制結果。

S3對目標殘差圖進行自適應閾值分割，并對自適應分割后的結果進行目標聚類，獲得最終的小目標檢測結果。