[發(fā)明專利]一種基于多方向局部差異測(cè)度與熵加權(quán)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210069992.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114494903A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉麗萍;姚璜;魏艷濤;童名文;陳迪;夏丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V20/13
• 分類號(hào): G06V20/13;G06V10/26;G06V10/46
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多方向局部差異測(cè)度與熵加權(quán)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法，包括：步驟一，通過(guò)多方向局部差異測(cè)度來(lái)增強(qiáng)目標(biāo)并抑制雜波背景，步驟二，利用熵來(lái)表征目標(biāo)與背景之間的異質(zhì)性，進(jìn)一步增強(qiáng)目標(biāo)，同時(shí)生成顯著圖。步驟三，采用自適應(yīng)閾值操作從背景中分割出目標(biāo)。本發(fā)明提出了一種多方向局部差分測(cè)度方法，設(shè)計(jì)了多方向卷積核能夠有效的解決所定義的背景區(qū)域隨目標(biāo)單元格的增長(zhǎng)而成比例增長(zhǎng)造成的問(wèn)題，對(duì)目標(biāo)及其周圍局部紋理結(jié)構(gòu)的尺寸變化具有較強(qiáng)的魯棒性，從而顯著降低了誤報(bào)率。本發(fā)明對(duì)于復(fù)雜背景中的紅外小目標(biāo)檢測(cè)能在增強(qiáng)目標(biāo)的同時(shí)有效的抑制背景，具有更高的檢測(cè)率和低虛警率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感圖像目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法，具體涉及一種基于多方向局部差異測(cè)度與熵加權(quán)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

紅外小目標(biāo)檢測(cè)作為紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在預(yù)警、精確制導(dǎo)以及導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。然而，由于成像距離長(zhǎng)、大氣傳輸和紅外傳感器的誤差，使得目標(biāo)很小，沒(méi)有具體的形狀與紋理，且目標(biāo)檢測(cè)通常受邊緣、雜波及高亮度的復(fù)雜背景的影響，這些因素使得紅外小目標(biāo)的檢測(cè)成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

近年來(lái)，基于人類視覺(jué)系統(tǒng)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)成為研究熱點(diǎn)。基于人類視覺(jué)系統(tǒng)的對(duì)比機(jī)制被引入紅外小目標(biāo)的檢測(cè)中，研究表明，在視場(chǎng)中，人類視覺(jué)對(duì)對(duì)比度比亮度更加敏感。作為人類視覺(jué)特性最重要的特性之一，對(duì)比機(jī)制被廣泛的應(yīng)用在紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法中，然而，在傳統(tǒng)的基于人類視覺(jué)系統(tǒng)的多尺度方法中，定義的周圍背景隨目標(biāo)單元格的增長(zhǎng)而成比例的增長(zhǎng)，因此會(huì)導(dǎo)致膨脹效應(yīng)和背景雜波的增強(qiáng)，導(dǎo)致較高的誤檢率。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到現(xiàn)有方法存在的局限，本發(fā)明提供了一種基于多方向局部差異測(cè)度與熵加權(quán)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法，它不僅考慮了中心斑塊和鄰域背景在方向上的最小差異，還關(guān)注目標(biāo)和整個(gè)周圍背景的異質(zhì)性，在增強(qiáng)目標(biāo)的同時(shí)能有效的抑制背景。

紅外遙感圖像中小目標(biāo)的檢測(cè)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，需要更健壯的檢測(cè)方法。本發(fā)明提出了一種基于多方向局部對(duì)比測(cè)度與熵加權(quán)的紅外小目標(biāo)檢測(cè)方法，該方法提出了多方向局部差異測(cè)度，能夠有效的增強(qiáng)目標(biāo)并抑制背景，計(jì)算熵來(lái)加權(quán)多方向局部差異測(cè)度來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)目標(biāo)區(qū)域，最終，本發(fā)明能有效地檢測(cè)紅外小目標(biāo)。

本發(fā)明具體技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟一，多方向局部差異測(cè)度：采用滑動(dòng)嵌套窗口對(duì)輸入圖像從左到右從上到下進(jìn)行逐像素滑動(dòng)，從而增強(qiáng)圖像的局部對(duì)比度，獲得給定尺度的局部差異；然后定義多方向卷積核，將不同方向的卷積核與輸入圖像做卷積操作并進(jìn)行加權(quán)，進(jìn)而獲得多方向局部差異測(cè)度；

采用滑動(dòng)嵌套窗口對(duì)輸入圖像從左到右從上到下進(jìn)行逐像素滑動(dòng)，從而增強(qiáng)圖像的局部對(duì)比度。該窗口分為中心區(qū)域與背景區(qū)域，其中，中心單元格表示為T，是目標(biāo)潛在區(qū)域，Bi(i＝1,2,…,8)為背景區(qū)域，背景區(qū)域中又分為8個(gè)背景單元格。

中心區(qū)域與周圍區(qū)域的差異可以定義為：

d＝(d(T,B1),d(T,B2),...,d(T,B8))^T且d(T,Bi)＝m_T-m_Bi,(i＝1,2,...,8)(1)

m_T and m_Bi分別代表T and Bi的平均灰度值，為了進(jìn)一步測(cè)量不同方向上中心單元格與周圍背景的灰度差異，我們定義了d_i，且其定義如下：

d_i＝d(T,Bi)×d(T,Bi+4),(i＝1,2,…,4), (2)

其中×代表乘法運(yùn)算，最后，給定尺度的局部差異被定義為