[發明專利]一種紅外視頻空中弱小運動目標檢測跟蹤方法

有效

• 申請號: 201910220147.4
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109978851B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 鄭錦;沈凱;韓秋媛;于智浩;許銀翠;張順利
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京艾誠科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/207;G06T7/246
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種紅外視頻空中弱小運動目標檢測跟蹤方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)空域目標檢測：利用場景區域感知提取天際線，劃分空中區域和非空中區域；進而在空中區域基于TopHat變換進行顯著性檢測，實現空中顯著性弱小目標的像素點檢測；進而對檢測到的像素點利用目標聚類分割得到若干目標，并對這些目標進行信噪比確認，最終檢測得到顯著目標；在初始幀利用當前幀檢測到的這些顯著目標初始化目標跟蹤鏈；

(2)目標跟蹤：在當前幀利用上述得到的顯著目標構建目標檢測鏈，與目標跟蹤鏈中的目標進行正向、反向比對，建立目標檢測鏈中的目標和目標跟蹤鏈中的目標的對應，從而定位目標在當前幀的位置；對于沒有建立對應的目標跟蹤鏈中的目標，利用運動趨勢預測定位該目標在當前幀的位置；對于沒有建立對應的目標檢測鏈中的目標，作為新出現目標添加到目標跟蹤鏈中；

(3)時域變化檢測：利用當前幀和前第N幀圖像進行時域變化檢測，在兩幀圖像中分別提取SURF特征點后，基于特征點匹配計算仿射變換模型以估計背景運動，在補償背景運動后得到補償后圖像幀，基于當前幀、補償后圖像幀，對前述得到的目標判斷其是否運動，對判斷為運動的目標形成目標軌跡，實現目標跟蹤。

2.如權利要求1所述的一種紅外視頻空中弱小運動目標檢測跟蹤方法，其特征在于步驟(1)中場景區域感知的具體過程為：

(2.1)在當前幀，依次對每一列圖像從下至上遍歷其像素值，前一像素點的像素值為i₁,后一像素點的像素值為i₂,當i₁-i₂≥Th₁且i₂Th₂時，表明此時開始進入天空區域，其中Th₁，Th₂分別刻畫區域類型的變化和像素值明暗程度，Th₁稱為質變閾值，Th₂稱為暗質閾值；

(2.2)將開始進入天空區域的當前像素點坐標記為(k,l)，記錄持續屬于天空區域的像素點個數Count，即這些像素點i₂與相鄰像素點i₁滿足d＝|i₁-i₂|Th₁且i₂Th₂；當不滿足d＝|i₁-i₂|Th₁且i₂Th₂時，記此時當前像素點坐標為(k+Count-1,l)；從(k,l)到(k+Count-1,l)的這段垂直線，其像素點與相鄰像素點滿足d＝|i₁-i₂|Th₁且i₂Th₂，屬于天空區域；

(2.3)對當前幀每一列圖像進行上述天空區域的判斷，得到若干段天空區域；從下至上遍歷這些天空區域，將持續范圍最大，即Count數最大的天空區域的垂直線下端作為該列圖像的天際線位置；

(2.4)對當前幀的每一列圖像按照上述方法檢測天際線位置，然后將每一列圖像的天際線位置連接即可得到整幀圖像的天際線；天際線之上作為天空區域。

3.如權利要求1所述的一種紅外視頻空中弱小運動目標檢測跟蹤方法，其特征在于步驟(1)中基于TopHat變換的顯著目標像素點檢測的具體過程為：將當前幀與形態學算子進行開運算，用當前幀減去開運算的結果，得到TopHat變換的結果，即Dst＝TopHat(I,Element)＝I-Open(I,Element)；其中I代表當前幀，Element代表形態學算子。