[发明专利]红外序列图像中弱小目标的检测方法及其检测装置

说明书

技术领域

本发明属于红外图像处理技术领域，尤其涉及一种红外序列图像中弱小目标的检测方法及其检测装置。

背景技术

红外序列图像中弱小目标检测是红外目标自动识别领域中一项重要的研究课题。众所周知，在包含弱小目标的红外序列图像中，弱小目标一般呈现点状，仅占几个到十几个像素，并且通常处在云层、海面、海天线、地面等复杂背景环境下，因此弱小目标很容易被背景杂波所淹没，这为后续的目标跟踪等工作带来很大的困难和影响。

目前，针对红外序列图像中弱小目标检测问题，常规的处理方法是基于背景预测的经典滤波方法，如最大中值滤波，形态学Top-Hat滤波以及二维最小均方误差滤波等，这些滤波方法均能较好地抑制简单、平稳背景，突出弱小目标，但对于复杂多变的非平稳背景，这些方法对背景杂波的抑制效果往往不尽如人意，检测弱小目标的虚警概率均偏高。

现有技术还利用判别分析的思想来实现对背景杂波的抑制和弱小目标的提取的方法，对包含弱小目标的单帧红外图像进行多次各向异性非线性扩散后形成的多尺度图像序列采用RX算子判别来进行背景杂波的抑制和弱小目标的检测，但其形成的标量立方体数据量较大，存储空间占用率高，运算处理时间较长；对原始序列图像利用广义最大似然比准则进行判断后得到弱小目标运动轨迹，进而完成对复杂背景下弱小目标的检测，该方法直接对原始序列图像进行操作的，所以其数据计算量较大以及运算的复杂程度较高，检测所耗时间也相对较长，这将给红外预警系统带来数据处理和存储上的压力，降低了系统的实时检测性能；对单帧包含弱小目标的红外图像进行多尺度小波分解后将其所有子带图像组成数据立方体，然后利用RX判别算子进行背景杂波的抑制和弱小目标的提取，从而实现弱小目标检测的方法，此方法主要是针对单帧红外图像中弱小目标的检测问题提出的，其中待处理的数据立方体不仅数据量很大，需要占用大量存储空间，而且处理这些数据时计算复杂度也相应较高，对检测系统的设计与运行有较高的要求。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种红外序列图像中弱小目标的检测方法及其检测装置，能够通过少量的数据处理实现红外序列图像中弱小目标的准确检测。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种红外序列图像中弱小目标的检测方法，该检测方法包括：根据生成的随机投影空间采集低维小数据量图像信号根据马氏距离将采集到的低维小数据量图像信号中的单帧子图像分别与原始红外序列图像进行背景抑制和弱小目标信息保留的处理，根据处理后获得的红外序列图像选择分割阈值τ，根据所述分割阈值τ检测所述红外序列图像中的弱小目标。

上述方案中，所述根据生成的随机投影空间采集低维小数据量图像信号为：

生成一个正交高斯随机矩阵R，根据生成的正交高斯随机矩阵R对包含红外弱小目标的序列图像数据I进行随机投影。

上述方案中，所述根据马氏距离将采集到的低维小数据量图像信号中的单帧子图像分别与原始红外序列图像进行背景抑制和弱小目标信息保留的处理为:根据公式将采集到的低维小数据量图像信号中的单帧子图像分别与原始红外序列图像进行背景抑制和弱小目标信息保留的处理；其中，和表示低维图像信号的均值与协方差，表示第m个子图像向量。

上述方案中，所述根据所述分割阈值τ检测红外序列图像中的弱小目标为：根据选择到的分割阈值τ对所述红外序列图像进行二值化处理，获得红外序列图像中弱小目标的检测结果。

本发明实施例还一种红外序列图像中弱小目标的检测装置，该检测装置包括：生成单元、确定单元、选择单元、检测单元。其中，

所述生成单元，用于根据生成的随机投影空间采集低维小数据量图像信号发送采集到的低维小数据量图像信号到确定单元；

所述确定单元，用于根据马氏距离将采集到的低维小数据量图像信号中的单帧子图像分别与原始红外序列图像进行背景抑制和弱小目标信息保留的处理，发送处理后获得的红外序列图像到选择单元；

所述选择单元，用于根据接收到的所述红外序列图像选择分割阈值τ，发送选择到的分割阈值τ到检测单元；

所述检测单元，用于根据接收到的分割阈值τ检测所述红外序列图像中的弱小目标。

上述方案中，所述生成单元，具体用于生成一个正交高斯随机矩阵R，根据生成的正交高斯随机矩阵R对包含红外弱小目标的序列图像数据I进行随机投影。