[發明專利]一種基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法

在審

• 申請號: 202010162630.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111401195A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 張曉杰;楊俊彥;余躍;王興;楊波;蔡彬;陳宗鎂;劉浩偉
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/40;G06K9/34
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，屬于紅外目標檢測領域。本方法針對獲取的同一場景在四個不同波段范圍下的紅外輻射圖像，完成基于紅外多波段圖像信息的目標檢測。首先進行基于多波段矢量特性的背景估計；然后基于目標與背景的多波段矢量特性差異，計算目標場景中各像素與背景估計的矢量距離與矢量夾角，加大目標與背景的差異，進一步完成背景抑制；最后采用自適應閾值法將目標分割出來。本發明利用目標與背景的多波段矢量特性差異大幅提升了目標圖像的信雜比，其性能不依賴于目標的大小、形狀或運動信息，方法適應性強，易于實現，可應用于復雜海面背景下的目標檢測與跟蹤。

技術領域

本發明涉及一種基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，即一種基于背景抑制的復雜海雜波多波段目標檢測方法，屬于紅外目標檢測領域。

背景技術

復雜背景下的紅外目標檢測是紅外成像制導系統的核心技術與關鍵問題，也是近年來國內外學者研究的熱點之一。對于海面紅外目標圖像而言，由于目標和其周圍環境存在著熱交換，加之空氣對熱輻射的散射和吸收作用，目標信號受海浪背景的干擾較大，導致在紅外圖像中，目標和背景的對比度較差，且目標邊緣模糊，這給紅外目標的檢測帶來了較大的困難。

針對復雜環境下的紅外弱小目標檢測，單一波段的紅外成像探測模式面臨諸多瓶頸。因此，紅外成像探測逐漸向雙波段、多波段、多/高光譜等多維成像方向發展，它在普通的二維強度圖像信息之外，能夠提供更豐富的多波段或多光譜信息，從而為目標的探測與識別創造更為良好的信息輸入條件。但對于獲取的多維度圖像信息，如何有效利用并快速準確的提取目標信息是提升武器系統性能的關鍵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，本方法針對獲取的同一場景在四個不同波段范圍下的紅外輻射圖像，完成基于紅外多波段圖像信息的目標檢測。首先進行基于多波段矢量特性的背景估計；然后基于目標與背景的多波段矢量特性差異，計算目標場景中各像素與背景估計的矢量距離與矢量夾角，加大目標與背景的差異，進一步完成背景抑制；最后采用自適應閾值法將目標分割出來。本發明利用目標與背景的多波段矢量特性差異大幅提升了目標圖像的信雜比，其性能不依賴于目標的大小、形狀或運動信息，方法適應性強，易于實現，可應用于復雜海面背景下的目標檢測與跟蹤。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，包括如下步驟：

步驟一、采集同一目標場景的多個波段的紅外圖像；

步驟二、利用多波段矢量特性，對采集的多個波段的紅外圖像進行背景估計，獲得背景估計矢量；

步驟三、計算目標場景中各像素點的多波段特征矢量與背景估計矢量的距離和夾角；

步驟四、對步驟三中所述的距離與夾角進行合成計算，得到背景抑制后的圖像；

步驟五、采用最小誤差自適應閾值法對步驟四中獲得的圖像進行分割，檢測出目標位置。

上述基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，優選的，采用基于旋轉濾光的紅外多波段成像系統采集目標場景。

上述基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，優選的，采集同一目標場景的四個波段的紅外圖像；四個波段的波長分別為：3.7μm-4.8μm、3.0μm-3.3μm、3.4μm-4.1μm、4.4μm-4.9μm。

上述基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，優選的，所述基于旋轉濾光的紅外多波段成像系統的各波段的幀頻不低于80Hz。

上述基于多波段紅外圖像的海面目標檢測方法，優選的，所述背景估計矢量的獲得方法為：首先計算每個波段的紅外圖像的均值，然后將所有均值組成向量，作為背景估計矢量。