[發明專利]一種空中背景下的紅外弱小目標檢測方法

有效

• 申請號: 201810768557.8
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108986130B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 彭真明;張天放;曹思穎;呂昱霄;黃蘇琦;王曉陽;彭凌冰;劉雨菡;楊昕梅;蒲恬;楊春平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 馬林中

本發明公開了一種空中背景下的紅外弱小目標檢測方法。本發明針對紅外圖像，首先利用多方向高提升濾波器對目標區進行提升；再在特定方向上計算多尺度局部差分圖，抑制云雜波干擾同時提升算法的魯棒性；然后根據特定方向的多尺度局部差分圖計算該方向的局部對比圖；再利用所有方向的局部對比圖在對應像素上取最小值得到HB?MLCMD響應圖；最后Otsu算法閾值分割輸出最終的檢測結果。該方法考慮到了多個方向上的云層雜波干擾，因此有著性能良好的抑制云雜波效果，有效降低弱小目標檢測的虛警率，提高算法魯棒性。并且該方法支持并行運算，有較高的實時性。

技術領域

本發明涉及紅外圖像處理及目標檢測領域，具體涉及一種空中背景下的紅外弱小目標檢測方法。

背景技術

近年來，紅外小目標檢測作為關鍵技術已被廣泛應用于早期預警系統，精確制導武器，導彈跟蹤系統和海事監視系統等領域。空中目標是指高度約10～100km之間的各種類型的分飛行器(如飛機和戰術導彈等)。一方面，由于探測距離遠，空中背景下的紅外圖像中目標主要集中在一個小的灰點，缺乏明顯的形狀和紋理特征；另一方面，空中背景下的紅外小目標被復雜的云層雜波包圍，目標與其周圍背景雜波之間的對比度通常很低。因此，這些影響使得空中背景下的紅外小目標檢測成為具有挑戰性的任務。目前，已經提出了許多用于紅外小目標檢測的最新方法。但是，當面臨混亂的背景時，這些方法不能很好地發揮作用。因此，臨近空間或對空探測系統中的紅外弱小目標檢測領域受到了很多關注。

在國外，對紅外弱小目標檢測的主要研究機構有美國的海軍實驗室、空軍實驗室、NASA以及加利福尼亞大學應用數學中心等。許多國際刊物也經常刊登一些紅外弱小目標檢測技術的研究成果。國際光學工程學會(SPIE)從1989年開始，幾乎每年都會舉辦有關弱小目標檢測技術的國際會議，研討弱小目標檢測技術的最新研究成果。

在國內，我國在弱小目標檢測技術方面進行了大量的投入，已初具規模，但仍然與國外最先進的技術差距較大。國內在弱小目標檢測方面的相關研究機構有很多，其中研究的重點集中在紅外預警系統、機載前下視系統對地面及低空目標的監測、紅外制導等領域。一些國內期刊也經常發表一些與弱小目標監測相關的研究成果。

在實際應用中，當前最先進的小目標檢測方法可以簡單地分為兩類：跟蹤前檢測(TBD)方法和檢測前跟蹤(DBT)方法。TBD方法通常處理多個幀來估計目標，同時需要事先知道目標。三維匹配(定向)濾波器能夠以恒定速度檢測運動目標，這需要關于目標形狀和速度的知識。提出了三維雙向濾波器和改進的三維方向濾波器，以提高檢測弱目標的能力。這些方法需要關于最大目標速度的先驗知識。此外，已經提出了基于修改的偏微分方程或支持向量機的一些方法，其中背景被抑制在單個圖像中，然后通過使用多幀累積或自相關來刪除虛警。

與TBD方法相比，DBT方法具有幾個優點，例如更短的計算時間和更少的假設和先驗知識要求。因此，這種方法已經引起了很多關注。這種方法可以有效的抑制背景，提亮目標。諸如頂帽法，中值濾波法，最大均值法和最大中值法方法被廣泛用于減少背景雜波、突出目標。然而，頂帽法對噪聲敏感。還有基于人類視覺系統的一系列方法，該系統認為人類能夠發覺圖像中的弱小目標是由于目標周圍的局部對比度，而不是目標區域的亮度。其中有代表性的有局部對比方法(LCM)、快速顯著性方法、高斯差分方法、局部相關對比方法等。但是局部對比方法運算復雜度很高，處理速度慢。而且這些方法在處理復雜背景時不能很好的壓制背景，從而導致虛警率較高、魯棒性比較差。

發明內容

本發明針對紅外成像系統背景云層雜波多變、弱小目標面積小、信噪比低等難題，本發明提供一種空中背景下的紅外弱小目標檢測方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種空中背景下的紅外弱小目標檢測方法，包括如下步驟：

步驟1：輸入一幅大小為m×n的待處理紅外圖像；

步驟2：構造八方向的高提升濾波器和多尺度局部對比度濾波器；