[發(fā)明專利]基于重加權(quán)低秩和增強(qiáng)稀疏的紅外弱小目標(biāo)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811014751.3
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109285148B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 糾博;蘇呈浩;劉宏偉;陳渤;王英華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于重加權(quán)低秩和增強(qiáng)稀疏的紅外弱小目標(biāo)檢測方法，其特征在于，對紅外圖像進(jìn)行片圖像化，構(gòu)建重加權(quán)低秩和增強(qiáng)稀疏模型，用迭代方法，對模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到目標(biāo)片矩陣，對目標(biāo)片矩陣進(jìn)行重構(gòu)，得到紅外弱小目標(biāo)檢測圖像；該方法的具體步驟包括如下：

(1)獲取紅外圖像數(shù)據(jù)：

從紅外傳感器所拍攝的紅外圖像中提取一幀以天空云層或沙漠為背景的紅外圖像；

(2)對紅外圖像進(jìn)行片圖像化；

(2a)用一個固定大小50*50和步長為10的窗口在紅外圖像上進(jìn)行滑動；

(2b)將每次滑動得到的紅外圖像塊拉伸為列向量；

(2c)將所有的列向量按照滑動次序依次排列組成紅外片矩陣；

(3)利用下述低秩稀疏公式，構(gòu)建重加權(quán)低秩和增強(qiáng)稀疏模型：

s.t D＝B+T

其中，min表示取最小值操作，B表示紅外片矩陣中的背景片矩陣，T表示紅外片矩陣中的目標(biāo)片矩陣，n表示背景片圖像的奇異值數(shù)量，其值為26，∑表示求和操作，j表示背景片矩陣奇異值索引，w_B,j表示背景片矩陣B中第j個奇異值的加權(quán)系數(shù)，其值等于σ_j表示背景片矩陣B的第j個奇異值，*表示乘法操作，λ表示用來約束目標(biāo)片矩陣T的稀疏程度的正則化常數(shù)，其取值范圍為[0.001,0.1]，|| ||₁表示1范數(shù)操作，W_T表示增強(qiáng)目標(biāo)片矩陣T的稀疏性的加權(quán)系數(shù)，其值等于⊙表示哈達(dá)瑪相乘操作,s.t表示約束條件；

(4)計算目標(biāo)片矩陣：

(4a)利用下述背景軟閾值公式，計算當(dāng)前迭代時背景片矩陣中的每個元素值：

其中，B_m表示當(dāng)前迭代時背景片矩陣中的第m個元素值，表示獲取大于μ的奇異值的映射函數(shù)，μ表示值為0.004的參數(shù)，D_m表示紅外片矩陣中的第m個元素值，Y_m表示當(dāng)前迭代時參數(shù)矩陣中的第m個元素值，該參數(shù)矩陣在迭代前為0矩陣；

(4b)利用下述目標(biāo)軟閾值公式，計算當(dāng)前迭代時目標(biāo)矩陣中的每個元素值：

其中，T_i表示當(dāng)前迭代時目標(biāo)矩陣中的第i個元素值，表示獲取大于μ的值的映射函數(shù)，μ表示值為0.004的參數(shù)，D_i表示紅外片矩陣中的第i個元素值，Y_i表示當(dāng)前迭代時參數(shù)矩陣中的第i個元素值，該參數(shù)矩陣在迭代前為0矩陣；

(4c)利用下述參數(shù)軟閾值公式，計算當(dāng)前迭代時參數(shù)矩陣中的每個元素值：

Y_j＝μ*(D_j-T_j-B_j)

其中，Y_j表示當(dāng)前迭代時參數(shù)矩陣中的第j個元素值，μ表示值為0.004的參數(shù)，D_j表示紅外片矩陣中的第j個元素值，T_j表示當(dāng)前迭代時目標(biāo)矩陣中的第j個元素值；

(4e)判斷當(dāng)前迭代時參數(shù)矩陣中的所有元素值是否均小于10^-7，若是，將此次迭代得到的目標(biāo)矩陣作為目標(biāo)片矩陣后執(zhí)行步驟(5)，否則，將當(dāng)前迭代次數(shù)加1后執(zhí)行步驟(4a)；

(5)重構(gòu)目標(biāo)片矩陣：

(5a)將目標(biāo)片矩陣中的每列折疊為50*50個元素的矩陣塊；

(5b)將所有的矩陣塊按照目標(biāo)片矩陣列的順序排序，得到重構(gòu)后的目標(biāo)片矩陣；

(6)獲得紅外弱小目標(biāo)檢測圖像：

將重構(gòu)后的目標(biāo)片矩陣輸入到矩陣轉(zhuǎn)化圖像的軟件中，得到紅外弱小目標(biāo)檢測圖像。