[发明专利]基于粒子滤波的红外弱小目标检测与跟踪方法及装置

摘要

本发明提供的是一种基于粒子滤波的红外弱小目标检测与跟踪方法及装置。采用形态学对图像进行开启操作获得背景图像，将原图像减去背景图像获得含有目标和噪声的去背景图像；根据设定的阈值和初始目标出现概率，在全视场大于阈值的范围内抽取粒子；跟踪阶段分为预测和更新两个步骤，预测包括目标出现状态的预测和目标状态的预测，在更新过程中利用似然函数计算粒子权重值、对权重值归一化、根据归一化后的权重值对粒子进行重采样；根据重采样之后的当前时刻的粒子状态计算目标存在的后验概率，并以此计算似然比，再利用似然比完成目标检测。本发明在低信噪比复杂背景的情况下，实现对红外弱小目标的有效检测和高精度跟踪。可广泛应用于各类系统。

主权项

一种基于粒子滤波的红外弱小目标检测与跟踪方法，其特征是包括由如下步骤构成的基于全视场进行检测的粒子滤波检测前跟踪方法：（1）图像预处理：采用形态学对图像进行开启操作获得背景图像，将原图像减去背景图像获得含有目标和噪声的去背景图像；（2）粒子初始化：根据设定的阈值和初始目标出现概率，在全视场大于阈值的范围内抽取粒子，粒子的速度和强度服从最大值和最小值间的均匀分布；（3）目标跟踪阶段：跟踪阶段分为预测和更新两个步骤；1）在预测过程中，分为目标出现状态的预测和目标状态的预测，根据目标前一时刻的状态和状态转移概率矩阵对当前时刻目标状态进行预测，预测之后的状态为不存在的粒子没有意义，预测之后的状态为存在的粒子分为新生粒子和已存在的粒子两种，对新生粒子从大于阈值的范围内抽取粒子，已存在粒子由系统模型确定的一步转移概率函数中抽取；2）在更新过程中，根据当前图像信息和粒子的状态参数利用似然函数计算粒子权重值，对权重值归一化，根据归一化后的权重值对粒子进行重采样；（4）目标检测阶段：根据重采样之后的当前时刻的粒子状态计算目标存在的后验概率，并以此计算似然比，再利用似然比完成目标检测，如果似然比大于设定的阈值，就采用粒子滤波得到的预测结果作为目标的状态估计值。