[发明专利]基于张量扩展的半脊方向滤波器红外小目标识别方法

说明书

基于张量扩展的半脊方向滤波器红外小目标识别方法。本发明首先读取小目标图像；利用余弦函数来构造图像模板；按二维卷积规则将从图像模板上得到的张量矩阵大小扩展为9×9，选取中间5×5个值为滤波矩阵，得到的滤波矩阵构成滤波模板；确定4个滤波方向；设计每个方向上的加权滤波公式；待每个方向上的加权滤波公式遍历完图像后，保存子图；将保存的子图按照矩阵对应点相乘的方法融合成一幅图像，归一化处理后得到背景抑制后的小目标图像。本发明解决了天空、海天背景下的红外小目标识别问题。本发明方法简单、便于硬件并行处理，且漏检率低、信噪比高。适用于空天及海天背景下单个或多个小目标的红外预警、红外制导导弹智能寻的。

技术领域

本发明属于红外小目标检测技术领域，涉及基于半脊方向滤波器的选取、图像模板的建立、张量的扩展变形及滤波模板的建立和滤波方向的选取，适用于空天及海天背景下单个或多个小目标的红外预警、红外制导导弹智能寻的。

背景技术

随着军事高科技的飞速发展，以精确制导导弹为代表的各种精确制导武器在现代战场中发挥了越来越强大的威力，精确制导武器也对军事要地和飞机、军舰等高价值作战平台的安全构成严重的威胁。随着工业制造水平和隐身材料的高速发展及逐步的成熟，隐身材料在军事上的广泛应用，使得雷达越来越不容易检测到目标。并且由于雷达本身固有的对外辐射特性，使雷达探测系统存在容易暴露己方作战平台从而容易受到反辐射导弹攻击的缺点。红外探测器自身不辐射能量，仅以被动的方式接收目标辐射的热能探测目标，且标准大气环境下，地对空的探测距离能达到100公里，外太空环境下探测距离达到数百公里。因此较雷达探测系统而言，红外探测系统具有隐蔽性好、抗电磁干扰能力强的优点。因而红外小目标识别成为现代战争防御系统中一项重要的技术。当前，在红外小目标检测方面，国内外学者已经提出了多种方法，其中文献“Wang G D，Chen Ch Y，Shen X B.Facet-based in frared small target detection method[J]，Electron icsLetters.Oct.2005，41(22):218-219.”采用的面模型的匹配滤波法是基于不同时间采集的多帧图像，图像序列必须配准，不适用于单帧图像目标检测；文献“LùYan，SHI Lin，SU Xin-zhu.Method for dim small target detection based on wavelet and higher-ordercumulant[J].Infrared Technology，2006，28(12):713-716.”提出的基于小波和高阶累积量的检测方法虽能大大提高图像信噪比并且保留了目标信息，但小波算法本身比较复杂；文献“SU Xiu-qin，LIANG Jin-feng，LU Tao，et al.IR target detection &trackingalgorithm based on sea-sky background[J].Acta Photonica Sinica，2009，38(5):1309-1312.”采用一种结合形态学和区域自适应滤波的检测算法，该方法实时性好，但当目标点相对弱小时，容易在目标周围产生虚警点；专利“基于线性PCA的红外点目标检测方法”将目标检测问题转化为模式分类问题，但在对目标模型的学习过程中没有考虑噪声的干扰，使得该方法对复杂背景的适应能力很弱，且检测过程十分复杂，实用性不强。

综上所述，许多计算量小的红外小目标识别方法，虽实时性比较好，但都是在特定背景条件下做了一些理想假定，如差分法等，不能有效识别出背景复杂度高的小目标图像，具有一定的使用局限性。而复杂度较高的方法，如小波变换法等，虽具有较好的识别效果，但往往实时性比较差，不能满足实际应用的实时性要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于张量扩展的半脊方向滤波器红外小目标识别方法，在以不增加检测成本的前提下，适用于更多背景下的红外小目标图像，并提高了红外小目标检测的准确性、实时性和可靠性。

本发明是一种基于张量扩展的半脊方向滤波器红外小目标识别方法，其特征在于，包括如下步骤：