[發明專利]一種紅外弱小目標跟蹤方法

在審

• 申請號: 202010498906.6
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111652151A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 崔洪
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06T7/246;G06T7/73;G06T7/62
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

本發明涉及一種紅外弱小目標跟蹤方法、計算機設備及計算機可讀存儲介質，包括：由上一幀紅外圖像中的目標信息生成當前幀紅外圖像的空間域權重圖；獲取一組歷史紅外圖像，生成當前幀紅外圖像的時間域權重圖；結合空間域權重圖與時間域權重圖生成總權重圖，并與當前幀紅外圖像相乘，生成最終效果圖；利用結構張量檢測最終效果圖內所有候選目標；由轉臺伺服數據解算出上一幀紅外圖像的目標在當前幀的位移、速度，作為位移約束、速度約束剔除虛警，得到跟蹤的真實目標；以跟蹤的真實目標更新當前幀目標信息并保留歷史數據，實現目標跟蹤。本發明能夠提高對目標的檢測概率，強化對低信噪比小目標的穩定跟蹤能力，并降低虛警概率。

技術領域

本發明涉及圖像處理及目標跟蹤技術領域，尤其涉及一種紅外弱小目標跟蹤方法、計算機設備及計算機可讀存儲介質。

背景技術

紅外跟蹤技術一直在導航控制、軍事防御、安防監控等領域發揮著極為重要的作用與價值，但目前紅外跟蹤技術仍存在許多不足之處，越發復雜的應用環境也對紅外跟蹤系統提出更加苛刻的需求。對紅外目標的穩定跟蹤距離是衡量紅外跟蹤系統的一個重要指標，目前受限于紅外探測器面陣的分辨率與高成本，如何進一步提高紅外跟蹤系統的穩定跟蹤距離成為一個重要課題。

紅外低信噪比小目標，即紅外弱小目標，通常與紅外探測器距離很遠，成像尺寸往往只有幾個像素，且自身紅外輻射特性通過大氣傳輸衰減了許多，導致目標容易在跟蹤過程中丟失，甚至湮沒于背景噪聲中。基于單幀目標檢測的跟蹤方法很容易丟失低信噪比小目標的信息，因此，為進一步提高紅外跟蹤系統的穩定跟蹤距離，實現準確跟蹤紅外低信噪比小目標，需要提供一種有效的紅外弱小目標跟蹤方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是解決現有技術中難以有效、穩定跟蹤紅外弱小目標的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種紅外弱小目標跟蹤方法，包括如下步驟：

S1、在穩定跟蹤過程中，輸入紅外圖像與轉臺伺服數據，由上一幀紅外圖像中的目標信息生成當前幀紅外圖像的空間域權重圖；

S2、獲取一組歷史紅外圖像，根據其中每一個歷史幀中保留的目標信息，解算當前幀的目標位置，并計算對應的權重系數；將一組歷史紅外圖像中各歷史幀計算所得權重系數通過加權結合，生成當前幀紅外圖像的時間域權重圖；

S3、結合空間域權重圖與時間域權重圖，采用加權方式生成總權重圖，并與當前幀紅外圖像相乘，生成最終效果圖；

S4、利用結構張量檢測最終效果圖內所有候選目標；

S5、由轉臺伺服數據解算出上一幀紅外圖像的目標在當前幀的位移、速度，作為位移約束、速度約束剔除虛警，得到所有候選目標中置信度最高的目標作為跟蹤的真實目標；

S6、以跟蹤的真實目標更新當前幀目標信息并保留歷史數據，實現目標跟蹤。

優選地，所述步驟S1中，由上一幀紅外圖像中的目標信息生成當前幀紅外圖像的空間域權重圖時，由空間域的注意力機制，通過預測上一幀的目標在當前幀紅外圖像的位置與速度，對當前幀生成權重圖。

優選地，所述步驟S2中，獲取的一組歷史紅外圖像至少包括20幀歷史紅外圖像。

優選地，所述步驟S2中，根據每一個歷史幀中保留的目標信息，解算當前幀紅外圖像的目標位置信息時，設(x_t,y_t)表示t時刻目標在紅外圖像中的坐標位置，Δt表示兩幀紅外圖像之間的時間間隔，(x_t′,y_t′)表示t時刻的目標在t+Δt時刻紅外圖像中的坐標位置，t+Δt時刻目標位置信息計算表達式如下：