[发明专利]基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法

权利要求书

1.基于有效成像像素的红外辐射特性测量小目标判断方法，建立基于点扩散函数的离散系统成像模型，其特征在于，基于建立的离散系统成像模型仿真生成一系列不同理论边长的正方形目标图像；获取图像中的目标有效成像像素数；计算目标理论成像像素数与有效成像像素数的比值，得到所述比值随目标理论边长变化的特征曲线；以特征曲线上升至一个设定值时的目标有效成像像素数作为小目标判断的阈值有效成像像素数，将有效成像像素数小于阈值有效成像像素数的目标判定为小目标，反之则判定为面目标；

所述基于所述离散系统成像模型仿真生成一系列不同理论边长的正方形目标图像的步骤包括：

步骤一，建立基于点扩散函数的离散系统成像模型：

一：确定离散系统点扩散函数，

对由公式1表示的红外成像系统的光学传递函数进行傅里叶逆变换得到由公式2表示的连续系统的点扩散函数，

O_tot(u,v)＝D(u,v)×O_opt(u,v) 公式1

P_c(X,Y)＝FF^-1{D(u,v)×O_opt(u,v)} 公式2；

其中：

O_opt(u,v)为光学系统限制对光学传递函数的贡献；

D(u,v)为焦平面阵列限制对光学传递函数的贡献；

u和v分别是水平和垂直方向的空间频率；

FF^-1表示二维傅里叶逆变换；

对连续系统点扩散函数采样得到由公式3表示的高分辨率网格下的离散系统点扩散函数，

其中：

n₁和n₂分别是水平和垂直方向的像素索引；

T₁和T₂分别是红外系统成像焦平面阵列水平和垂直方向的像元中心距；

L₁和L₂分别为对应T₁和T₂的比例常数；

和分别是水平和垂直方向采样频率；

二：建立离散系统成像模型；

对连续的真实图像，首先以一定的采样间隔将连续图像离散化，得到高分辨率网格下的离散化图像，将离散化图像与系统对应高分辨率网格下的离散系统点扩散函数进行卷积，得到由公式4表示的高分辨率网格下的退化图像，将高分辨率网格下的退化图像下采样并叠加噪声，得到由公式5表示的系统输出的离散图像；

其中：

f_c(x,y)为连续的真实图像；

*表示卷积；

S表示连续图像的离散过程，离散过程的采样间隔分别为和

η(n₁,n₂)为噪声，均值设置为0；

步骤二，仿真生成一系列不同理论边长的正方形目标图像：

在高分辨率网格上生成边长为i像素的正方形目标图像，基于所述离散系统成像模型，得到仿真生成的系统输出的离散图像，该图像中目标边长理论成像像素数和目标面积理论成像像素数分别由公式6表示，

其中：

K和M_r分别为仿真生成的系统输出图像中的目标边长理论成像像素数和目标面积理论成像像素数；

步骤三，重复步骤二，通过改变i值，使得K值的变化范围为1到100，仿真生成一系列不同K值的目标图像；

所述获取图像中的目标有效成像像素数是：

将图像中灰度大于背景灰度均值与3倍背景灰度标准差σ_b之和的像素定义为目标有效成像像素，即有效成像像素的灰度阈值由公式7表示为：

当目标图像中像素的灰度时，该像素即为有效成像像素。

2.根据权利要求1所述的小目标判断方法，其特征在于，所述设定值为0.8。

3.根据权利要求1所述的小目标判断方法，其特征在于，所述方法进一步包括抑制噪声、提高效成像像素统计精度，过程是：

1)设置图像中的灰度阈值，根据灰度阈值将仿真生成图像二值化，得到二值化的目标图像；

2)对二值化的目标图像进行数字形态学膨胀操作，得到膨胀后的二值化目标图像，统计图像中的连通区域，将面积最大的连通区域对应的像素索引范围记为A；

3)提取仿真生成图像g_d(n₁,n₂)中属于A区域的像素，得到有效成像像素分布区域图像g_deff(n₁,n₂)，将有效成像像素分布区域图像与灰度阈值进行比较，得到对应的二值化矩阵；

4)计算二值化矩阵中的所有元素和，得到有效成像像素数M_eff。