一种结合红外偏振成像的小目标检测方法技术

本发明专利技术公开了一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，包括以下步骤：S1.获取红外偏振信息；S2.抑制光源角度影响的红外偏振图像增强；S3.基于梯度改进的直方图均衡化；S4.基于离散小波变换的融合重构；S5.采用改进型AAGD方法进行红外小目标检测；本发明专利技术结合新一代的红外偏振成像技术，相比于传统的红外可见光成像技术只能获取光的振幅和频率信息，红外偏振成像技术能够获取到光的振幅、频率和相位信息，通过物体各自独特的偏振特性，能够很好的辨真去伪，在各种恶劣的环境条件下均具有良好的成像效果。的成像效果。的成像效果。

【技术实现步骤摘要】
一种结合红外偏振成像的小目标检测方法


[0001]本专利技术涉及图像识别
，更具体的说是涉及一种结合红外偏振成像的小目标检测方法。

技术介绍

[0002]长期以来，小目标检测始终是计算机视觉领域的研究难点。对于小目标的定义，目前还没有统一的标准，一般情况下，将距离较远，在成像平面上只占数十个像素区域，显示为点状并且具有低对比度和信噪比的目标称为小目标。近年来，伴随光学系统成像距离的拓展，以及对目标监测鲁棒性、智能化、准确度要求的提高，在目标监视、智能控制、视觉导航等方面，小目标检测技术都将发挥巨大的作用，并且为目标跟踪、识别等提供技术基础。由于距离远，目标成像尺寸小，形状、纹理、颜色、轮廓等特征缺乏；同时，背景噪声，例如云层、波浪、房屋、树木等，很容易将目标掩盖，这些都将增加小目标检测的难度。
[0003]针对可见光图像小目标检测问题，早期的工作主要集中于通过对目标的状态估计来提高目标的检测结果，但是，在低信噪比情况下表现较差。为了提高检测准确度，研究者期望通过图像的预处理来达到抑制背景和增强目标的目的。针对应用场景的不同，国内外学者提出了多种图像预处理方法，包括有限或无限脉冲响应滤波器抑制算法、基于各向异性扩散的增强算法、Top
‑
hat变换、自适应滤波技术等。然而，这些算法要求背景的统计特性是恒定的或缓慢变化的，因此它们对非平稳、非线性、快速变化的背景，抑制效果并不理想。为了抑制非平稳、非线性和快速变化的背景，研究人员提出了时频分析方法，如方向滤波器组、自适应频域巴特沃斯高通滤波器、基于高阶累计量和小波变换的预处理算法等。然而，这些算法是从傅里叶变换导出的，受海森堡不确定性原理的限制，存在时频分析不足的局限，限制了其在图像预处理中的应用。
[0004]可见光图像中小目标检测的传统方法主体部分通常是提取人为设计的图像特征，为了提高算法检测准确率，或者前端进行图像预处理，或者后端进行不同检测结果融合。这些方法往往针对某些特定应用领域或者数据集有效，适用范围窄，如果目标物体某些特征变化后性能便急剧下降。几十年来，尽管研究人员不断设计出新的提取特征，但在目标检测准确率上的提高并不明显，现实结果表明传统检测模型并不能很好解决目标检测问题。
[0005]因此，如何提出一种能够更好地满足小目标检测需求的结合红外偏振成像的小目标检测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种结合红外偏振成像的小目标检测方法为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，包括以下步骤：
[0008]S1.获取红外偏振信息；获取不同偏振角度的偏振图像，从而求取Stokes矢量值{I,Q,U}，其中，I为偏振图像的总强度，Q为水平线偏振分量与垂直线偏振分量之差，U为45
°
和HH2分量均为红外增强图像I
HE
的分量。
[0029]优选的，S5中进行红外小目标检测的具体内容包括：
[0030]S51.对图像增强部分总结果图I
PRE
设定一个背景滑窗，在背景滑窗的基础上设置多尺度目标窗，多尺度目标窗包括3个不同尺度的目标滑窗；
[0031]S52.每个尺度的目标滑窗均与背景滑窗做以下处理：
[0032]对背景滑窗和目标滑窗分别计算灰度均值，若目标滑窗的灰度均值大于背景滑窗的灰度均值，将D1赋值为均方值差的平方，否则中心像素的D1赋值为0，同时对目标滑窗进行二维高斯核的卷积，结果为D2，将D1×
D2后得到单个尺度目标窗的最终中心像素点D
last
；
[0033]S53.获取所有尺度下D
last
的最大值作为最终中心像素点的灰度值，得到最终的输出结果图像I
last
。
[0034]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，该方法结合新一代的红外偏振成像技术，相比于传统的红外可见光成像技术只能获取光的振幅和频率信息，红外偏振成像技术能够获取到光的振幅、频率和相位信息，通过物体各自独特的偏振特性，能够很好的辨真去伪，在各种恶劣的环境条件下均具有良好的成像效果。同时，利用不受光源角度影响的偏振特征抑制了光源角度对成像效果的影响，改进的AAGD小目标检测方法能很好的减少在梯度变化剧烈，类洞区域出现误检、漏检的情况。本专利技术与现有的小目标检测技术更全面、更可靠，能很好的满足小目标检测的需求。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0036]图1附图为本专利技术一种结合红外偏振成像的小目标检测方法提供的整体流程图；
[0037]图2附图为本专利技术一种结合红外偏振成像的小目标检测方法提供的S3的流程图；
[0038]图3附图为本专利技术一种结合红外偏振成像的小目标检测方法提供的S4的流程图；
[0039]图4附图为本专利技术一种结合红外偏振成像的小目标检测方法提供的S51中设置的背景滑窗和多目标滑窗示意图；
[0040]图5附图为本专利技术一种结合红外偏振成像的小目标检测方法提供的S52的流程图；
[0041]图6附图为本专利技术一种结合红外偏振成像的小目标检测方法提供的S53的流程图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]本专利技术实施例公开了一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0044]S1.获取红外偏振信息；获取的三个偏振角度为0
°
、60
°
、120
°
的偏振图像，从而求取Stokes矢量值{I,Q,U}，其中，I为偏振图像的总强度，Q为水平线偏振分量与垂直线偏振分量之差，U为45
°
线偏振分量与135
°
线偏振分量之差，得到红外强度图像I、两类线偏振度图像Q和U图像；
[0045]S2.抑制光源角度影响的红外偏振图像增强；根据I和Q获取CDOP图像，通过CDOP图像的点像素值与CDOP图像均值做差得到不受光源角度影响的偏振特征Features；将不受光源角度影响的偏振特征Features与红外强度图像I进行线性融合得到抑制光源角度影响图像I
out_cdop
；
[0046]S3.基于梯度改进的直方图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取红外偏振信息；获取不同偏振角度的偏振图像，从而求取Stokes矢量值{I，Q，U}，其中，I为偏振图像的总强度，Q为水平线偏振分量与垂直线偏振分量之差，U为45
°
线偏振分量与135
°
线偏振分量之差，分别对应得到红外强度图像I、两类线偏振度图像Q和U图像；S2.抑制光源角度影响的红外偏振图像增强；根据I和Q获取CDOP图像，通过CDOP图像的点像素值与CDOP图像均值做差得到不受光源角度影响的偏振特征Features；将不受光源角度影响的偏振特征Features与红外强度图像I进行线性融合得到抑制光源角度影响图像I
out_cdop
；S3.基于梯度改进的直方图均衡化；通过红外强度图像I得到梯度变化图像I1；将红外强度图像I与梯度变化图像I1线性融合后得到I2，将I2通过直方图均衡化后得到红外增强图像I
HE
；S4.基于离散小波变换的融合重构；红外增强图像I
HE
与抑制光源角度影响图像I
out_cdop
经过离散小波变换按照融合规则进行高频和低频的融合重构，获得图像增强部分总结果图I
PRE
；S5.采用改进型AAGD方法进行红外小目标检测；对图像增强部分总结果图I
PRE
设定背景滑窗，并在背景滑窗的基础上设置多尺度目标窗，获取单个尺度目标窗的最终中心像素点D
last
；将所有尺度下D
last
的最大值作为最终中心像素点的灰度值，得到最终的输出结果图像I
last
。2.根据权利要求1所述的一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，其特征在于，S2中获取不受光源角度影响的偏振特征Features的具体内容包括：Features＝CDOP(x，y)
‑
mean(CDOP)式中，CDOP(x，y)为CDOP图像点像素值，mean(CDOP)为CDOP图像的均值。3.根据权利要求2所述的一种结合红外偏振成像的小目标检测方法，其特征在于，S2中获取抑制光源角度影响图像I
out_cdop
的具体内容包括：I
out_cdop
(x，y)＝I
o
(x，y)+[CDOP(x，y)
‑
mean(CDOP)]式中，I
o
(x，y)为强度图像点像素值。4.根据权利要求1所述的一种结合红外偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：范之国，陈励，吴翊伟，乔瑞，胡泉，叶敏锐，吴长延，张司琪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：