[发明专利]一种基于复数Scharr滤波器的海空红外图像弱小目标检测方法

摘要

本发明公开了一种基于复数Scharr滤波器的海空红外图像弱小目标检测方法，属于海天环境红外图像处理和应用领域。本发明以复数Scharr滤波器为滤波模板，并使用该模板，与红外图像进行相关运算求得复数梯度图像，沿梯度的反向方向作直线，汇聚点多的位置经一定的后处理，即可得到红外弱小目标位置。通过对多幅图像测试表明，该方法较于传统方法对传统提高了准确率、可靠性与运行效率，对于目标与背景相融合等的难以处理的情况也有较好的效果。

主权项

1.一种基于复数Scharr滤波器的海空红外图像弱小目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、输入待检测的海天线红外图像；步骤2、构建复数Scharr滤波器；步骤3、将复数Scharr滤波器与原图做相关操作，得到复数梯度图像，进行幅度阈值处理得到待绘线点；步骤4、在待绘线点位置，沿复数梯度反方向和幅值成正比的长度绘制一条直线，并重复该操作直到绘制完所有待绘线点得到梯度线段图像im(x,y)；步骤5、对于梯度线段图像im(x,y)进行面积阈值、交点数排除干扰，并采取膨胀的操作增强目标；步骤6、得到弱小目标位置；所述步骤2的具体流程为：由垂直方向和水平方向的Scharr滤波器来构建3×3的空域复数Scharr滤波模板；垂直方向Scharr滤波器元素值依次为：3,10,3,0,0,0，‑3，‑10，‑3；水平方向Scharr滤波器元素值依次为：3,0，‑3,10,0，‑10,3,0，‑3；用垂直方向加上i乘以水平方向的Scharr滤波器得到复数Scharr滤波器w(x,y)；复数Scharr滤波器w(x,y)的元素值依次为3+3i,10,3‑3i,10i,0,‑10i,‑3+3i,‑10,‑3‑3i，其中i为虚数单位满足：i2＝‑1；所述步骤3的具体流程为：将步骤2中构建的复数Scharr滤波器w(x,y)与原始图像进行相关操作，其计算公式如下：表示滤波器w(x,y)与原始图像f(x,y)做相关操作式中f(x,y)为原始图像，w(x,y)为一个步骤2中构建的复数Scharr滤波器；对于原始图像的边界，采用填零处理；得到的复数梯度图像g(x,y)，对于g(x,y)的某一点g(x0,y0)＝gr(x0,y0)+gi(x0,y0)i，gr(x0,y0)代表实部，gi(x0,y0)代表虚部，对复数梯度图像g(x,y)的某一点g(x0,y0)，计算幅值和单位方向，计算公式如下：幅值单位方向计算完复数梯度图像g(x,y)所有点的幅值，得到幅度图像|g(x,y)|，并且可以用来显示；然后对于幅度图像|g(x,y)|进行阈值处理，公式如下：其中max(|g|)为幅值的最大值，p为比例系数；经过幅度图像阈值操作得到了二值图像，且该图像的1值点作为待绘线点；所述步骤4的具体流程为：待绘线点为(x1,y1)，同样也是绘线的线段起始点，该点梯度为g(x1,y1)，则线段的终止点(x2,y2)可表示为：(x2,y2)＝(x1‑ja,y1‑jb)其中a＝gr(x1,y1)，b＝gi(x1,y1)；其中j为线段长度调节系数；把所有的待绘线点的线段全部绘制完成，得到梯度线段图像im(x,y)，具体如下：求出待绘线段斜率：再对处于梯度线段上的每一点进行绘线点灰度值加一的操作；对于所需绘制的线段，若x1‑x2≠0，则用下式表示：p、q为所绘直线上的点的垂直和水平坐标，fix(x)函数代表对x的四舍五入，k为线段的斜率；因此在梯度线段图像im(x,y)上其相应累加操作为：im(p,q)＝im(p,q)+1,p∈[x1,x2]对于x1‑x2＝0的情况，遍历过所有的轮廓点后，把一幅图的梯度线段图像im(x,y)绘出。