[发明专利]一种用于提高烟幕红外有效遮蔽面积测量精度的方法

权利要求书

1.一种用于提高烟幕红外有效遮蔽面积测量精度的方法，其特征是：其其包括以下步骤：

S1、图像预处理：采用数学形态学中的顶帽变换算法对获取的烟幕下的红外原始图像进行滤波，增强红外点源灰度值，抑制背景；

S2、图像分割：使用粗分割、精分割两步分割法对步骤S1中预处理后的图像进行分割；操作为：首先，使用全局阈值分割算法提取出每个红外点源的粗略位置；然后在每个点源位置处向外扩张一定距离，划分为局部待分割区域；最后，在每个局部待分割区域内使用最大类间方差法依次对每个点源进行分割，提取点源形状和位置；

S3、提取点源位置坐标：根据步骤S2中提取出的点源形状和位置，计算所有点源的形心或重心位置坐标，作为每个点源的位置坐标；

S4、计算点源的烟幕遮蔽率或透过率：根据步骤S2中的图像分割结果中的目标区域和背景区域施放烟幕前、施放烟幕后的灰度变化，计算每个红外点源位置处的烟幕遮蔽率或透过率；

S5、三角剖分：根据步骤S2中提取出的点源位置坐标，将红外点源位置坐标作为三角单元的顶点按最小内角最大化准则划分为基本三角形单元，三角形单元的每个顶点依次对应一个点源，所有点源形成的三角形网络构成插值曲面片；

S6、坐标变换：将待插值点直角坐标(x_i,y_i)进行坐标变换，变换为局部重心坐标(b₁,b₂,b₃,b₄)；

S7、计算插值系数：根据步骤S4中计算出的红外点源位置处烟幕遮蔽率或透过率，估计每个红外点源位置处烟幕遮蔽率或透过率的偏导数值，并计算插值系数；最后，利用插值公式插值计算坐标(b₁,b₂,b₃,b₄)处的烟幕遮蔽率，坐标(b₁,b₂,b₃,b₄)处的烟幕遮蔽率即为坐标(x_i,y_i)处的烟幕遮蔽率；

S8、计算遮蔽面积：遍历所有的待插值点，对所有待插值点执行步骤S6、S7，得到整个待计算区域的烟幕遮蔽率；根据烟幕遮蔽率阈值，在图像中分割出烟幕遮蔽率大于遮蔽率阈值的区域，统计该区域的像素数，即为烟幕遮蔽面积在红外热像仪上的投影面积，最后，根据几何投影关系，计算出实际烟幕遮蔽面积。

2.根据权利要求1所述的用于提高烟幕红外有效遮蔽面积测量精度的方法，其特征是：其步骤S1中，使用顶帽变换算法对图像预处理，顶帽变换算法的计算公式如下：

使用结构元素b对图像f(x,y)的灰度膨胀记为定义为：

式中：D_b是结构元素b的定义域；

使用结构元素b对图像f(x,y)的灰度腐蚀记为定义为：

灰度腐蚀是一个局部最小值算子；

使用结构元素b对图像f(x,y)的开运算记为定义为：

即f先由b腐蚀，再由b膨胀；

使用结构元素b对图像f(x,y)的闭运算记为f·b，定义为：

即f先由b膨胀，再由b腐蚀；

灰度图像的顶帽变换定义为f减去其开运算结果，即：

3.根据权利要求1所述的用于提高烟幕红外有效遮蔽面积测量精度的方法，其特征是：其步骤S2中，使用最大类间方差法对局部待分割区域进行分割，最大化类间方差计算公式如下：

其中，

式中：n_q是待分割区域Z中第q级灰度的像素数；N是待分割区域Z中的像素总数；L是待分割区域Z中的灰度级；

求出待分割区域所有可能灰度级的类间方差后，用下式求得分割阈值t：

分割出的目标区域表示为待分割区域Z中灰度值f(x,y)≥t的区域，即

T＝{(x,y)|f(x,y)≥t,(x,y)∈Z}。