[发明专利]一种海面红外小目标检测方法

摘要

本发明公开了一种海面红外小目标检测方法，其步骤包括(1)由非局部块构造新图像矩阵将原始图像矩阵分解为相互重叠的子块，再将子块展成列向量，然后将列向量组合获得新的图像矩阵；(2)稀疏与低秩矩阵分解将新构造的图像矩阵分解为稀疏的小目标分量、低秩的背景图像分量以及噪声分量；(3)建立凸优化模型构建关于小目标图像和背景图像的凸优化约束能量泛函；(4)高效优化求解采用高效参数自适应更新的交替方向乘子法求解构建的凸优化约束能量泛函；迭代获取感兴趣的小目标图像；本发明提供的检测方法计算代价低，参数自适应能力好，检测效率高，具有抗背景噪声和杂波干扰的能力，可应用于复杂海面背景的红外小目标检测。

主权项

一种海面红外小目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将原始图像矩阵分解为相互重叠的块；将每个块展成列向量，并按列向量对应的块在原始图像矩阵的顺序将所有列向量从左到右依次排列获得图像矩阵D；每个所述块的分辨率为N×N，相邻块在水平方向和在竖直方向的重叠部分的像素均为M；5≤N≤80，1≤M≤40；(2)将所述图像矩阵D分解为小目标图像矩阵E、背景图像矩阵A以及噪声矩阵N；(3)根据所述小目标图像矩阵E、背景图像矩阵A以及噪声矩阵N建立含有约束条件的凸优化约束能量泛函模型；具体如下：(3a)利用小目标图像矩阵E构造权重矩阵W＝1/(|E|+εE)；其中，εE是防止除零的常数，取值范围为10‑10≤εE≤10‑6；(3b)计算正则化参数其中，m和n分别为图像矩阵D的行数和列数；(3c)根据所述权重矩阵W和正则化参数τ构建凸优化约束能量泛函模型其中，||·||*表示矩阵的核范数操作，||·||1表示矩阵的1范数操作，表示两个矩阵对应元素相乘操作，s.t.是subject to的缩写，是受约束的意思；(4)采用自适应更新惩罚参数的交替方向乘子法，对所述凸优化约束能量泛函模型进行迭代计算求解，获得第(k+1)次迭代得到的背景图像矩阵Ak+1和小目标图像矩阵Ek+1；(5)判断第(k+1)次迭代的残差(D‑Ak+1‑Ek+1)与图像矩阵D的商||D‑Ak+1‑Ek+1||F/||D||F是否小于等于迭代误差ε1，或者判断是否达到最大迭代次数；若是，则将Ek+1作为检测获得的海面红外小目标图像矩阵；若否，则令迭代次数k＝k+1，并返回至步骤(4)；所述迭代误差ε1＝10‑6。