[发明专利]基于对比度敏感函数的背景杂波量化方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别是借助对比度敏感函数的背景杂波量化方法，符合人眼空间频率特性，不仅可用于光电成像系统目标获取性能的预测和评估，而且可指导军事伪装方案和图像处理算法的设计和改进。

背景技术

目标背景特性的表征是光电成像系统领域的一个重要研究课题，是建立准确合理的成像系统目标获取性能模型、精确预测成像系统外场试验性能的基础。尤其是随着新材料的引入和制造工艺的进步，在大大提高光电成像系统分辨率、减低系统噪声的同时，使背景因素已成为限制光电成像系统目标获取性能的一个关键因素。

背景杂波便是定量描述目标背景特性对目标获取性能影响的一个物理量。广义上说，背景杂波是与目标类似的背景信息，它会干扰观察主体的判断与识别，影响光电成像系统目标获取性能。背景杂波具有两个典型特性：(1)是基于特征的；(2)是相对的。自上世纪八十年代以来，国外研究者在背景杂波的量化表征方面进行了大量的研究，提出了多种背景杂波量化描述尺度，其中应用最广泛的是统计方差尺度SV，如D.E.Schmieder and M.R.Weathersby，“Detection performance in clutter with variable resolution，”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.AES-19(4)，622-630(1983)，和边缘概率尺度POE，如G.Tidhar，G.Reiter，Z.Avital，Y.Hadar，S.R.Rotmam，V.George，and M.L.Kowalczyk，“Modeling human search and target acquisition performance：IV.Detection probability in the cluttered environment，”Opt.Eng.33，801-808(1994)。然而，统计方差尺度SV建立在对光电图像统计处理的基础上，没有考虑人眼视觉感知特性；边缘概率尺度POE仅以背景信息为参考，违背了背景杂波是相对目标而言的物理实质。这使得由SV和POE建立的杂波尺度不能合理地反映背景对目标获取过程的影响，难以准确地用于光电成像系统外场性能的预测和评估。

发明内容

本发明的目的在于克服以往背景杂波量化方法的不足，提出一种基于对比度灵敏函数的背景杂波尺度，以充分体现人眼视觉的空间频率特性，提高对成像系统外场性能预测和评估的准确度。

为了实现这样的目的，本发明利用傅里叶变换将目标和背景信息由空间域变换到频率域，并在频率域利用对比度敏感函数对目标和背景信息滤波，定量描述人眼视觉系统对不同频率目标和背景信息的响应，进而借助数学统计工具对背景杂波进行量化。具体步骤包括如下：

(1)将目标亮度图像和背景亮度图像进行归一化、非线性化处理，分别得到目标亮度矩阵x和背景亮度矩阵y；

(2)将背景亮度矩阵y分成N个大小相等的小单元y_i，i＝1，2，...，N，每个背景小单元水平和垂直方向的大小均与目标亮度图像相应尺寸的大小相等；

(3)对目标亮度矩阵x和N个背景亮度矩阵小单元y_i，i＝1，2，...，N，进行二维离散傅里叶变换，分别得到频域目标矩阵X和N个频域背景矩阵Y₁，Y₂，...，Y_N；

(4)用Mannos-Sakrison对比度敏感函数CSF_MS对频域目标矩阵X和N个频域背景矩阵Y_i，i＝1，2，...，N，进行滤波，分别得到目标感知矩阵T和N个背景感知矩阵B₁，B₂，...，B_N；

(5)求各个背景感知矩阵B_i，i＝1，2，...，N，和目标感知矩阵T差值的均方和，得到局部杂波尺度LC_i：