[發(fā)明專利]一種面向點(diǎn)目標(biāo)的紅外焦平面盲元?jiǎng)討B(tài)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010051817.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111242980B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒鵬;陳忻;賈良杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G06T7/246
• 分類號(hào): G06T7/246;G06V20/10;G06V10/25;G06V10/75;G06K9/62
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種面向點(diǎn)目標(biāo)的紅外焦平面盲元?jiǎng)討B(tài)檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)利用點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)方法對(duì)紅外焦平面陣列采集的每一幀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為B(f,i,j)，被檢測(cè)為點(diǎn)目標(biāo)的像元同時(shí)標(biāo)記為疑似盲元，B(f,i,j)＝1表示該點(diǎn)為疑似盲元，反之B(f,i,j)＝0表示該點(diǎn)為正常像元,其中f為幀序號(hào)，i,j分別表示焦平面像元的橫縱坐標(biāo)；

(2)將當(dāng)前檢測(cè)幀的疑似盲元灰度值及其臨域像元的灰度值作為輸入，與盲元成像特征模型匹配，具體步驟如下；

(2.1)計(jì)算疑似盲元與周圍像元的灰度平均值Mean(i,j)，

其中，X(i,j)為像元(i,j)的灰度值，X(i+p,j+q)表示以(i,j)為中心的正方形像元臨域內(nèi)各像元灰度值，N為該正方形臨域的邊長(zhǎng)，單位為像元，N取值為3個(gè)像元，p和q代表方形領(lǐng)域內(nèi)其他像元相對(duì)(i,j)的坐標(biāo)偏移量,p和q的取值范圍為

(2.2)利用上一步計(jì)算的疑似盲元臨域的灰度平均值Mean(i,j)分別與正方形臨域內(nèi)包括疑似盲元在內(nèi)的每一個(gè)像元的灰度比較大小并記錄比較結(jié)果，統(tǒng)計(jì)與疑似盲元比較結(jié)果一致的像元個(gè)數(shù)Num(i,j)，

(2.3)將Num(i,j)與響應(yīng)閾值Th_re比較得出盲元成像特征模型匹配結(jié)果X_d(f,i,j)，

其中，X_d(f,i,j)為疑似盲元f幀的成像特征模型匹配結(jié)果，X_d(f,i,j)＝1表示匹配成功，X_d(f,i,j)＝0表示匹配失敗，響應(yīng)閾值Th_re取值范圍為2≤Th_re≤4；

(3)若盲元表為空則跳過(guò)此步，反之檢索盲元表，從盲元表中選取盲元置信度C(i,j)大于補(bǔ)償閾值Th_comp且在步驟(2)中匹配成功的疑似盲元判定為盲元，其中Th_comp取值范圍為0.3≤Th_comp≤0.5，C(i,j)為盲元置信度表示像元(i,j)為盲元的概率，C(i,j)的取值范圍為0≤C(i,j)≤1；

(4)若盲元表為空則保持步驟(1)檢測(cè)的疑似點(diǎn)目標(biāo)結(jié)果，否則將步驟(1)檢測(cè)出的點(diǎn)目標(biāo)結(jié)果中被步驟(3)判定為盲元的疑似點(diǎn)目標(biāo)剔除；

(5)若盲元表為空則保持步驟(2)匹配成功的疑似盲元結(jié)果，否則將步驟(2)匹配成功的疑似盲元結(jié)果中被步驟(3)判定為盲元的疑似盲元剔除；

(6)對(duì)步驟(5)確定的疑似盲元進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特征位置模型匹配，統(tǒng)計(jì)疑似盲元在最近F_length幀內(nèi)出現(xiàn)的頻率，F(xiàn)_length表示運(yùn)動(dòng)模型評(píng)估的幀長(zhǎng)度，取值范圍為5≤F_length≤30，具體步驟如下；

(6.1)統(tǒng)計(jì)待匹配疑似盲元在最近F_length幀內(nèi)被步驟(2)的成像特征模型成功匹配的次數(shù)B_sum(i,j)，

其中，F(xiàn)為當(dāng)前檢測(cè)幀的幀序號(hào)；

(6.2)疑似盲元在F_length幀內(nèi)被判斷為疑似盲元的頻率B_sum(i,j)/F_length與運(yùn)動(dòng)特征位置模型閾值Th_po進(jìn)行比較，輸出匹配結(jié)果X_po(i,j)，

其中，X_po(i,j)為疑似盲元當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)特征位置模型匹配結(jié)果，X_po(i,j)＝1表示匹配成功，X_po(i,j)＝0表示匹配失敗，Th_po為運(yùn)動(dòng)特征位置模型閾值，0.05≤Th_po≤0.3；

(7)對(duì)步驟(4)確定的疑似點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特征路徑模型匹配，具體步驟如下；

(7.1)選取最近F_length幀內(nèi)被點(diǎn)目標(biāo)跟蹤算法成功跟蹤的路徑，提取每條路徑上最近F_length幀內(nèi)的路徑點(diǎn)(i_f,j_f)，其中，i_f,j_f分別表示第f幀的路徑點(diǎn)在焦平面上的橫縱坐標(biāo)，F(xiàn)-F_length+1≤f≤F；

(7.2)依次以每個(gè)路徑點(diǎn)為起點(diǎn)以最近且距離大于的后序路徑點(diǎn)為終點(diǎn)，提取路徑方向向量直至無(wú)法找到路徑方向向量終點(diǎn)，其中n為成功跟蹤的路徑編號(hào),表示第n條成功跟蹤的路徑，m為路徑方向向量編號(hào)，表示該路徑下第m個(gè)成功提取的方向向量,若某路徑成功提取的路徑向量不足3個(gè)，則停止該條路徑的匹配過(guò)程不執(zhí)行步驟(7.3)、步驟(7.4)、步驟(7.5)，并執(zhí)行下一條路徑的匹配；

(7.3)依次計(jì)算相鄰兩個(gè)向量的向量夾角θ_n，k，θ_n，k為路徑方向向量和的夾角，其中，n為成功跟蹤的路徑編號(hào)，k為方向向量夾角編號(hào)；

(7.4)計(jì)算一條路徑下所有方向向量的方向夾角的平均值MD_n,n表示路徑序號(hào)；

(7.5)將路徑相鄰方向向量夾角平均值MD_n與運(yùn)動(dòng)特征路徑模型閾值Th_tr進(jìn)行比較，輸出匹配結(jié)果X_tr(n),并將該路徑的匹配結(jié)果賦給該路徑上最近F_length幀內(nèi)所有路徑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特征路徑模型匹配結(jié)果X_ptr(i_f,j_f)，

X_ptr(i_f,j_f)＝X_tr(n)

其中，X_tr(n)表示第n條路徑的運(yùn)動(dòng)特征路徑模型當(dāng)前幀的匹配結(jié)果，X_tr(n)＝1表示匹配成功，X_tr(n)＝0表示匹配失敗，運(yùn)動(dòng)特征路徑模型閾值Th_tr的取值范圍為10≤Th_tr≤90，X_ptr(i_f,j_f)表示路徑點(diǎn)(i_f,j_f)當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)特征路徑模型匹配結(jié)果X_ptr(i_f,j_f)＝1表示匹配成功，X_ptr(i_f,j_f)＝0表示匹配失敗；

(8)根據(jù)步驟(2)、步驟(3)、步驟(6)、步驟(7)對(duì)疑似盲元的匹配結(jié)果更新盲元表中的盲元置信度，具體步驟如下；

(8.1)對(duì)通過(guò)步驟(2)成像特征模型匹配且步驟(3)檢索盲元表大于補(bǔ)償閾值的盲元增加其盲元置信度，

其中，C(i,j)為盲元(i,j)在盲元表中的置信度，c為一個(gè)盲元置信度單位，其取值范圍為0.1≤c≤0.2；

(8.2)選取通過(guò)步驟(6)或步驟(7)匹配的疑似盲元，若盲元表中不存在這些疑似盲元，則將這些疑似盲元加入盲元表并賦予一個(gè)盲元置信度單位c，若盲元表中已包含該疑似盲元?jiǎng)t增加一個(gè)盲元置信度單位c，

(8.3)選取沒(méi)有通過(guò)步驟(2)或步驟(6)或步驟(7)匹配的疑似盲元，若盲元表中無(wú)該疑似盲元，則不做任何操作，若盲元表中已包含該疑似盲元?jiǎng)t降低該疑似盲元半個(gè)盲元置信度單位c，

已存在盲元表內(nèi)

(8.4)盲元表中在當(dāng)前檢測(cè)幀沒(méi)有通過(guò)步驟(8.1)、步驟(8.2)、步驟(8.3)更新盲元置信度的盲元將通過(guò)遺忘因子衰減盲元置信度，

C(i,j)＝C(i,j)·FC

其中，F(xiàn)C為盲元置信度遺忘因子，其取值范圍為0.90≤FC≤0.97；

(9)根據(jù)盲元置信度的大小動(dòng)態(tài)維護(hù)盲元表，首先利用剔除閾值Th_remove比較盲元置信度，大于該閾值的盲元保留，小于該閾值的盲元從盲元表剔除，完成該操作后若盲元表盲元數(shù)量超過(guò)存儲(chǔ)上限N_bs則實(shí)行末位淘汰制度，將盲元置信度最低且超過(guò)盲元表存儲(chǔ)限制的部分盲元剔除，返回步驟(1)對(duì)下一幀圖像進(jìn)行處理，其中，存儲(chǔ)上限N_bs根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)和用戶需求設(shè)定，剔除閾值Th_remove取值范圍為0.05≤Th_remove≤0.1。