[发明专利]一种复杂背景下的静态红外靶灯识别方法

权利要求书

1.一种复杂背景下的静态红外靶灯识别方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)、采集连续4帧图像

4帧图像依次为：第1帧，关闭靶灯，采集一张图像I₁；第2、3帧，点亮靶灯，连续采集两张图像I₂、I₃；第4帧，关闭靶灯，采集图像I₄；

步骤(2)、根据步骤(1)采集的图像I₁、I₄，计算关灯状态下光斑灰度变化，具体为：

对于像素(u,v)，其灰度变化DeltaDark(u,v)表示为：

DeltaDark(u,v)＝|I₁(u,v)-I₄(u,v)|；

步骤(3)、根据步骤(1)采集的图像I₁、I₂、I₃、I₄和步骤(2)的结果，计算每个像素的灰度变化显著性，得到灰度变化显著性置信图，具体为：

对于像素(u,v)，其灰度变化显著性置信图ConfGray(u,v)表示为：

ConfGray(u,v)＝I₂(u,v)+I₃(u,v)-I₁(u,v)-I₄(u,v)-DeltaDark(u,v)-|I₂(u,v)-I₃(u,v))|；

步骤(4)、对步骤(3)得到的灰度变化显著性置信图ConfGray进行预处理，具体为：

对于像素(u,v)，所述预处理方法为：

其中，MAX(·)为求最大值的函数；T_gray为灰度变化显著性最小变化幅度；

步骤(5)、采用图像二值化的方法，对步骤(1)采集的图像I₃进行二值化处理，得到光斑前景掩码MaskFront；

步骤(6)、根据步骤(5)得到的光斑前景掩码MaskFront，计算光斑面积掩码MaskArea，具体为：

将光斑前景掩码MaskFront中光斑面积大于阈值的视为伪光斑，置为0；其余光斑前景区域置为1；具体表示为：

其中，region_k、area_k分别表示前景掩码MaskFront中第k个连通域及其面积；T_area为光斑最大面积；

步骤(7)、根据步骤(1)采集的图像I₂、I₃，计算光斑光亮掩码MaskBright，具体计算方法为：

其中，T_bright为光斑最低灰度值；

步骤(8)、根据步骤(6)和步骤(7)得到的光斑掩码MaskArea、MaskBright和步骤(4)的结果，得到光斑有效置信图，具体计算方法为：

Confidence(u,v)＝ConfNorm(u,v)*MaskArea(u,v)*MaskBright(u,v)；

步骤(9)、提取步骤(8)得到的光斑有效置信图confidence中的连通域；所有连通域构成光斑集合S₁；

步骤(10)、选取步骤(9)得到的光斑集合S₁中任一未判断过的光斑，计算光斑的圆度，具体计算方法为：

degree＝area/(πr²)

其中，area为光斑的面积；r为光斑最小外接圆的半径；π为圆周率；

步骤(11)、根据步骤(10)的结果，判断光斑圆度是否满足条件，具体为：

对于像素(u,v)，满足条件指光斑圆度degree(u,v)大于等于圆度阈值；

步骤(12)、基于灰度分布定位光斑中心的方法，提取步骤(10)中选取的光斑中心的整像素坐标(u_b,v_b)；

步骤(13)、根据步骤(1)采集的图像I₁、I₄和步骤(12)得到的光斑中心，判断中心像素灰度是否满足条件，具体为：

对于像素(u,v)，满足条件指I₁(u,v)＜T_dark且I₄(u,v)＜T_dark且DeltaDark(u,v)＜T_{delta_dark}，其中，T_dark为靶灯关闭时靶灯区域灰度最大值；T_{delta_dark}为靶灯关闭时靶灯区域灰度最大变化量；

步骤(14)、重复步骤(10)至步骤(13)，直至判断完光斑集合S₁中所有光斑；将满足步骤(10)至步骤(13)中所有条件的光斑构成光斑集合S₂:{B₁(u₁,v₁),B₂(u₂,v₂),…… ,B_n(u_n,v_n)}；

步骤(15)、根据步骤(14)得到的结果和步骤(12)得到的中心坐标，计算每个光斑的区域置信度，具体为：

对于光斑B_k(u_k,v_k)，所述区域置信度的计算方法为：

ConfidenceArea_k＝Confidence(u_k,v_k)-2*MAX({DeltaDark(i,j)|(i,j)∈C(u_k,v_k)})

其中，C(u_k,v_k)表示横坐标距离u_k不超过3个像素且纵坐标距离u_k不超过3个像素的所有点的集合；

步骤(16)、根据步骤(15)得到的区域置信度，选取步骤(14)得到的光斑集合S₂中区域置信度相似的光斑构成光斑集合S₃，即为最终靶点光斑；具体为：

对于光斑B_k，其区域置信度ConfidenceArea_k相似的满足条件表示为：

MAX(ConfidenceArea₁,ConfidenceArea₂,...,ConfidenceArea_n)-ConfidenceArea_k≤T_confidence

其中，T_confidence为不同靶灯光斑区域置信度的最大偏差。