[发明专利]基于天基光学观测图像的空间运动目标检测跟踪方法

权利要求书

1.一种基于天基光学观测图像的空间运动目标检测跟踪方法，其特征在于，包括：

对天基光学观测数据文件进行解析和预处理，并将预处理后得到的图像数据加入当前图像队列；

判断所述当前图像队列的长度是否等于一阈值；

若是，根据所述当前图像队列计算得到所述当前图像队列的投影帧，并对所述投影帧通过自适应阈值分割提取恒星目标和运动目标，得到每帧图像数据对应的候选运动目标集，包括：在时间维计算所述当前图像队列的最大值投影帧、最大值索引帧、中值投影帧及差分投影帧；对所述最大值投影帧及所述中值投影帧自适应阈值分割，得到最大值帧前景掩膜和中值帧前景掩膜；根据所述最大值帧前景掩膜和所述中值帧前景掩膜的重叠关系提取恒星目标，得到每个恒星目标的图像切片、质心坐标、信噪比以及包含所有恒星目标像素的恒星掩膜；利用所述恒星掩膜去除所述差分投影帧中的恒星残余，并根据分割后的前景像素相对于背景像素的均值信噪比，对所述差分投影帧进行自适应阈值分割，得到差分帧前景掩膜；根据所述差分帧前景掩膜及所述最大值索引帧，得到运动目标像素索引帧；并根据帧序号从所述运动目标像素索引帧中提取各帧包含的运动目标连通域，计算各运动目标的质心坐标、信噪比及运动速度估计值，得到每帧图像数据对应的所述候选运动目标集；

将所述候选运动目标集与当前活动轨迹集中的每条活动轨迹依次进行关联匹配，将匹配成功的候选运动目标加入至相应的活动轨迹的末尾，将未匹配成功的候选运动目标作为起始点创建新的活动轨迹加入至所述当前活动轨迹集；

更新所述当前图像队列，重复以上步骤，完成对剩余图像数据的运动目标检测及跟踪处理。

2.根据权利要求1所述的基于天基光学观测图像的空间运动目标检测跟踪方法，其特征在于，所述对所述最大值投影帧及所述中值投影帧自适应阈值分割，得到最大值帧前景掩膜和中值帧前景掩膜，包括：

将所述最大值投影帧设为初始待分割影像；

计算所述初始待分割影像的均值和标准差，并通过线性加权计算所述初始待分割影像的二值分割阈值；

利用所述二值分割阈值对所述初始待分割影像进行二值分割，得到所述初始待分割影像的前景掩膜；并通过所述前景掩膜得到所述初始待分割影像的前景图像和背景图像；

根据所述前景图像和所述背景图像的均值和标准差，计算所述前景图像的全局均值信噪比；

若所述前景图像的全局均值信噪比小于所述阈值或迭代次数超过上限，则利用所述二值分割阈值对所述最大值投影帧和所述中值投影帧进行二值分割，得到所述最大值帧前景掩膜和所述中值帧前景掩膜；否则，将所述背景图像作为新的待分割影像，重复以上步骤，得到所述最大值帧前景掩膜和所述中值帧前景掩膜。

3.根据权利要求1所述的基于天基光学观测图像的空间运动目标检测跟踪方法，其特征在于，所述根据所述最大值帧前景掩膜和所述中值帧前景掩膜的重叠关系提取恒星目标，得到每个恒星目标的图像切片、质心坐标、信噪比以及包含所有恒星目标像素的恒星掩膜，包括：

创建全零矩阵；其中，该全零矩阵用于存储恒星目标掩膜；

将所述最大值帧前景掩膜和所述中值帧前景掩膜逐点相加，得到前景像素出现次数图；

提取所述前景像素出现次数图中的所有连通域，对每个连通域分别计算其重复像素数与总像素数之比；

将所述重复像素数与总像素数之比大于第二阈值的连通域划分为恒星目标连通域，并输出其对应的图像切片、质心坐标、信噪比以及包含所有恒星目标像素的恒星掩膜。