[发明专利]一种基于视觉注意机制的海上红外目标检测方法

权利要求书

1.一种基于视觉注意机制的海上红外目标检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、获取红外图像背景像素，并确定图像像素到背景像素路径：首先对输入图像I重新调整图像大小，使其最大像素数不超过300，提取宽度为γ的边界区域作为背景像素；

所述γ的选择保证红外图像中的目标像素占比为30％～70％；

所述图像I上连接像素x和背景种子节点的路径π＝<π(0),...,π(k)>是以相邻4个元素连接的像素序列，k表示路径个数，相邻4个元素分别为像素x(i,j)的上(i,j+1)下(i,j-1)左(i-1,j)右(i+1,j)四个元素；

步骤2、获取红外图像的正向光栅扫描显著图：利用最小障碍距离MBD衡量图像像素与背景像素的对比度得到显著图，具体步骤为：

步骤2.1获取辅助图U和L：以正向扫描顺序，从上到下，从左到右的顺序遍历输入的红外图像I的每一个像素；通过扫描获取像素x及其邻域的像素值，根据四邻域结构，令y表示x的邻域像素，P(y)表示分配于y的一条从x到背景像素的路径，计算在路径下的最大像素值U(y)和最小像素值L(y)；

步骤2.2计算路径代价β_I(P_y(x))：路径代价通过追踪当前路径中最大最小像素值的辅助图U、L获得：

β_I(P_y(x))＝max{U(y),I(x)}-min{L(y),I(x)}

其中：P_y(x)表示P(y)·<y,x>，P(y)为经过像素y的一条路径，<y,x>表示x到y的代价，所以P(y)·<y,x>就表示x的一条附加代价<y,x>的路径；

步骤2.3计算MBD值D(x)：首先将MBD值初始化0或∞，最终该值将通过迭代x上的最小化路径代价获得，该值定义为：

步骤2.4比较MBD值与路径代价值的大小，如果β_I(P_y(x))＜D(x)，则重复以上步骤，直至得到每个像素的最大MBD值，并以此作为红外图像的显著图；

步骤3、获取红外图像的反向光栅扫描显著图：在获取正向光栅扫描方式计算得到的显著图后，通过反向光栅扫描算法重复计算红外图像的显著图；

即按照从下到上，从右到左的顺序遍历输入的红外图像I的每一个像素；按照步骤2中，路径代价、MBD值以及辅助图U、L的计算公式，在反向扫描顺序下进行更新，直到获取每个像素的最大MBD值；

在反向光栅扫描方法后，再交叉迭代进行正向光栅扫描算法和反向光栅扫描算法，直至每个像素的D(x)非负且不再变化，则该值作为最终MBD显著图中每个像素的MBD值；

步骤4、计算图像边界对比度图Image Boundary Contrast，IBM：

取图像边框并划分为上下左右四个区域k∈{1,2,3,4}，计算每个区域的平均灰度和协方差矩阵Q_k，则其IBM图通过下式确定：

根据式归一化U_k，使每个区域的距离值位于(0,1)区间，获得四个区域的U_k值后，通过求和并减去最大u_k值消除背景区域中目标占据比例较大的区域的影响，该过程通过下式表达：

最后再次归一化IBM图U_k，令其最大值为1；

步骤5：将MBD显著图B与IBM图U_k进行相加，得到最终红外图像I的显著图；通过形态学闭运算，对显著图先膨胀后腐蚀，并对最后结果二值化；

步骤6：对二值化区域进行标记，令连通区域像素标记为同一记号，计算这些区域面积，取面积最大区域以排除误检测区域，画出外包矩形框，即得到最终目标区域。