低信噪比红外图像序列中点目标的多帧模糊检测方法

摘要

本发明公开了一种低信噪比红外图像序列中点目标的多帧模糊检测方法，通过数学形态学滤波算法获取图像背景，将源图像减去获取的图像背景，得到含有目标和噪声的去均值图像，通过前后若干帧来估计图像各局部区域的噪声均值和方差，然后利用估计的噪声均值和方差对噪声图像进行归一化处理，通过噪声概率分布函数作为单帧模糊检测隶属度函数，保留了尽可能多的目标幅值信息，采用速度滤波器组方法来积累目标能量，提高信噪比，并获得有、无目标时统计量的分布特性曲线，根据给定的检测性能，利用恒虚警率准则，确定目标检测的阈值，从而做出目标存在与否的判决，最后利用概率论中的中心极限定理简化检测阈值的计算。

主权项

1、一种低信噪比红外图像序列中点目标的多帧模糊检测方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)红外图像去均值处理：采用数学形态学滤波算法获取图像的背景，用全零平顶形结构元素对红外图像进行开启然后再闭合操作，去除图像中各类亮、暗噪声及小目标，得到图像背景，将源图像与获取的图像背景相减得到包含弱小目标与噪声的去均值图像；2)图像噪声归一化：将去均值图像划分为一个个局域小窗口，利用前后多帧图像来估计各窗口中的噪声特性，并对去均值图像根据各小窗口估计的噪声标准差进行归一化处理；3)单帧模糊检测：采用噪声概率分布函数作为模糊检测隶属度函数，通过模糊隶属度函数单帧检测保留尽可能多的目标幅值信息，并使单帧检测输出为一个在[0，1]区间服从均匀分布的随机变量；如果噪声的分布特性未知而无法得到其概率分布函数的解析表达式，则通过统计的方法得出噪声的经验分布函数，然后通过内插算法来求得各点的输出值；对归一化噪声图像的每一局域小窗口统计噪声的概率分布函数，然后对该窗口内的所有像素幅值进行模糊化，得到单帧模糊检测结果；4)根据目标可能的运动速度大小及方向，离线构造一组速度滤波器，对应于所有可能的目标轨迹，将单帧模糊检测结果在速度滤波器组中的所有可能目标轨迹上累加能量，获得有、无目标时统计量的分布特性曲线；5)恒虚警率目标检测：根据速度滤波器组能量积累获得的有、无目标时统计量的分布特性曲线给定的检测性能，利用恒虚警率准则，确定目标检测的阈值，做出目标存在与否的判决，若某点的统计量大于检测阈值，则判断该点存在目标；反之，则无目标存在；6)设计过程的简化：利用概率论中的中心极限定理简化恒虚警率目标检测中的阈值计算，当图像帧数较大时，在利用恒虚警率准则进行阈值确定时，直接利用正态分布函数来查表确定阈值大小。