[發明專利]一種紅外艦船尾跡圖像增強方法

在審

• 申請號: 202310361547.3
• 申請日: 2023-04-07
• 公開（公告）號: CN116542885A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 孫曉桐;李玉祥;楊雨晴;張濤;李君;陳星豪;朱正;史金輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T5/20
• 分類號: G06T5/20;G06T5/00;G06T5/50;G06T7/13;G06T7/44;G06T7/11;G06T7/136;G06T5/10;G06T7/168
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1.一種紅外艦船尾跡圖像增強方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

S1：對紅外圖像進行中值濾波預處理，剔除圖像在椒鹽噪聲作用下的局部亮點，過濾隨機噪聲；

S2：對預處理后圖像進行多方向多尺度Gabor濾波，得到Gabor濾波后圖像，與預處理后局部信息熵圖像加權融合，增強尾跡紋理特征；

S3：對特征融合后圖像進行Otsu閾值分割，得到二值化尾跡圖像，對二值化圖像進行Canny算子邊緣檢測，增強尾跡邊緣特征，篩選圖像尾跡邊緣；

S4：對邊緣圖像進行Hough變換，在變換域中累計直線尾跡特征，去除偽尾跡，檢測直線尾跡表示在原始紅外圖像上。

2.根據權利要求1所述的一種紅外艦船尾跡圖像增強方法，其特征在于：所述步驟S1中，所述中值濾波用于剔除圖像在椒鹽噪聲作用下的局部亮點，過濾隨機噪聲，提高圖像信噪比。

3.根據權利要求1所述的一種紅外艦船尾跡圖像增強方法，其特征在于：所述步驟S1具體包括：

步驟S1.1：對圖像各像素點及其3×3鄰域內像素點的像素值進行排序；

步驟S1.2：將位于中間位置的像素值作為原圖像各像素點的像素值。

4.根據權利要求1所述的一種紅外艦船尾跡圖像增強方法，其特征在于：所述步驟S2具體包括：

步驟S2.1：所述多方向多尺度Gabor濾波，選用不同的中心頻率和方向構建一組濾波核，二維Gabor濾波器核函數公式如下：

其中，u為Gabor核函數的方向，v為Gabor核函數的尺度，exp(ik_u,vz)是一個振蕩函數，其虛部是正弦函數，實部是余弦函數，z＝(x,y)為預處理后圖像上點的坐標，‖‖表示取模運算，σ為高斯函數標準差，f是空間因子，k_max為最大頻率；

步驟S2.2：所述局部信息熵，能夠反應圖像中某一區域所含信息量，對于圖像中任意一點(i,j),其公式如下：

其中，p_i,j為預處理后圖像中像素在(i,j)處的概率，M和N為窗口大小，選取9×9窗口計算；

步驟S2.3：所述加權融合，是為了最大程度增強尾跡紋理特征，用于低對比度特征提取，取權重系數2:1融合圖像。

5.根據權利要求1所述的一種紅外艦船尾跡圖像增強方法，其特征在于：所述步驟S3具體包括：

步驟S3.1：所述Otsu閾值分割，能夠自動選取閾值進行二值化，其公式如下：

u＝ω₀×μ₀+ω₁×μ₁????(3)

g＝ω₀×(μ₀-μ)²+ω₁×(μ₁-μ)²??????(4)

其中，ω₀為前景像素點數占圖像比例，μ₀為前景像素點平均灰度；ω₁為背景像素點數占圖像比例，μ₁為背景像素點平均灰度，μ為圖像的總平均灰度，g為前景和背景圖象的方差，記T為前景與背景的分割閾值，當方差g最大時，前景和背景差異最大，此時的灰度T為最佳閾值；

步驟S3.2：所述Canny算子邊緣檢測，能夠盡可能多地標識出二值化圖像中的實際邊緣，增強邊緣特征，使漏檢真實邊緣的概率和誤檢非邊緣的概率盡可能小，篩選圖像尾跡邊緣。

6.根據權利要求5所述的一種紅外艦船尾跡圖像增強方法，其特征在于：所述步驟S3.2具體包括：

步驟S3.2.1：用高斯濾波器對二值化圖像進行平滑處理，濾除噪聲；

步驟S3.2.2：用一階偏導算子找到圖像灰度沿水平方向和垂直方向的偏導數，計算梯度的幅值和方位；

步驟S3.2.3：對梯度幅值進行非極大值抑制，得到局部梯度最大值；

步驟S3.2.4：用雙閾值算法檢測強、弱邊緣點；

步驟S3.2.5：滯后邊緣跟蹤，抑制孤立弱邊緣點，連接真實邊緣。