[發明專利]基于空時聯合局部對比度的紅外弱小目標檢測方法

有效

• 申請號: 201911296343.6
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111027496B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 彭真明;彭閃;柳楊;黃彪;王警予;胡峻菘;韓雅琪;楊璐;且若辰;何勁輝;楊春平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/25;G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 成都智言知識產權代理有限公司 51282
• 代理人: 徐金瓊

本發明公開了一種基于空時聯合局部對比度的紅外弱小目標檢測方法，涉及紅外圖像處理及弱小目標檢測領域；其包括S1：構建3×3大小的滑動窗口，遍歷原始序列圖像的第k幀圖像，通過空域濾波得到第k幀圖像的空域局部對比度響應圖；S2：計算連續幀圖像的方差值S_t，再結合相鄰三幀圖像的方差值圖像，通過時域濾波得到第k幀圖像的時域局部對比度響應圖；S3：分別將時域檢測結果與空域檢測結果作歸一化處理，并采用乘性融合方式將二者結合，得到第k幀圖像的空時聯合局部對比度響應。本發明充分利用空間信息與時間信息，解決現有方法導致的紅外弱小目標檢測精度低，場景魯棒性等問題，提高在復雜背景下的紅外弱小目標檢測中的檢測性能、低虛警率、提高算法的魯棒性。

技術領域

本發明涉及紅外圖像處理及弱小目標檢測領域，尤其是一種基于空時聯合局部對比度的紅外弱小目標檢測方法。

背景技術

隨著紅外熱成像技術的發展，紅外目標檢測在自動目標識別中得到了越來越多的關注。其具有全天候作戰、夜視范圍廣、成像清楚、準確率高、能識別偽裝和抗干擾等優點，廣泛應用于軍事和民用領域，如精確制導、預警、地質分析和工業缺陷檢測。尤其是在軍事領域的應用，隨著雷達和紅外隱身技術的發展，空中飛行目標的可探測性越來越低。及時發現和確認目標，以便在戰爭中提供足夠的防御時間是至關重要的。因此，紅外目標檢測是現代武器裝備的關鍵技術之一。盡早發現目標意味著對遠離檢測系統的目標進行檢測。

由于目標往往離成像設備較遠，導致遙感紅外圖像或視頻中的目標其強度通常較弱，因此目標一般以點的形式出現，僅占據紅外圖像中很少的像素，并且受到隨機噪聲和非平穩雜波的影響，導致缺乏用于檢測或匹配的足夠的結構信息，如顏色、形狀和紋理結構等特征，對運動點目標的檢測是模糊的。

此外，云層雜波往往變化無常，形狀難以預測，進一步加劇了對弱目標的檢測難度。在復雜的背景中，目標部分被干擾物體遮住，或者被混濁雜波、海雜波或其他雜波掩蓋，使得目標的信噪比很低。

因此，亟需一種空時濾波方法可以克服以上問題。

發明內容

本發明的目的在于：本發明提供了一種基于空時聯合局部對比度的紅外弱小目標檢測方法,能有效增強目標對比度，抑制背景雜波與噪聲。由于紅外圖像的場景復雜性，紅外弱小目標圖像具有低分辨率、低信噪比、低對比度、背景復雜多變等特性，以致現有紅外弱小目標檢測算法魯棒性較低。本方案提出的結合空域信息與時域信息的聯合方法解決現有方法對紅外弱小目標檢測場景魯棒性不高、很難兼顧檢測精度與檢測速度的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于空時聯合局部對比度的紅外弱小目標檢測方法，包括如下步驟：

步驟1：在空間上構建3×3大小的滑動窗口，遍歷原始序列圖像的第k幀圖像，通過空域濾波得到第k幀圖像的空域局部對比度(Spatial Local Contrast,SLC)響應圖；

通常情況是選取3×3的窗口，其他尺寸5×5,7×7研究意義不大，因為最外邊像素離中心較遠，2×2,4×4這樣的尺寸是不可以的，因為沒有中心位置的塊。分析的是小目標點與周圍的與之相鄰的背景的像素差異，一個目標點周圍的背景，上下左右4個方位，對角線上4個方位，共8個方位的背景塊即可將其包圍，加上中心的目標位置的塊，一共9塊，故選用3×3。

步驟2：通過計算連續幀圖像的方差值S_t，再結合相鄰三幀圖像的方差值圖像，通過時域濾波得到第k幀圖像的時域局部對比度(Temporal Local Contrast,TLC)響應圖；

步驟3：分別將空域檢測結果與時域檢測結果作歸一化處理，并采用融合方式將二者結合，得到第k幀圖像的空時聯合局部對比度(Spatial Temporal Combine LocalContrast,STCLC)響應。

優選地，所述步驟1包括如下步驟：