[发明专利]基于海天线的背景分割方法

说明书

本发明涉及基于海天线的背景分割方法。本发明的目的是通过对图像进行滤波和边缘检测来初步提取海天线，再利用海天线在图像垂直方向上的灰度值差异精确定位海天线，然后依据海天线位置进行背景分割从而提取出感兴趣目标区域，说明书摘要附图中图1为发明的具体实现流程图。

技术领域：

本发明属于图像处理领域，具体地说是通过分析海天红外场景模型和特征，通过判别海天线位置对图像进行背景分割。

背景技术：

在海面背景下检测小目标时，拍摄到的红外图像主要由海面背景、海天线区域和天空背景组成，其中天空背景常包含云层和太阳亮带等干扰因素。并且由于观测点是远距离平行海面观测，所以待检测目标处于海面背景中。为了保障检测算法具有更好的实时性和准确性，需要对原始红外图像进行感兴趣目标区域的提取。因为包含小目标的海面背景是感兴趣目标区域，所以需要准确的去除天空背景，最简单的方法就是利用海天线完成背景分割，其中最关键的步骤便是海天线的提取。

在实际的红外海天图像中，海天线并非一条单像素边缘，它是与海面平行且有一定宽度的窄带型区域，其大小会根据海洋气候发生改变，有时会比较模糊。当拍摄图像的方式以及海面环境不同时，所需求的海天线检测方法不同。对于远距离没有产生光学畸变的海天线，可看作是一条直线，所以可以使用基于线性检测和拟合的方法，此类方法对海天线定位的速度快，复杂度较低。也有利用海洋背景和天空背景的差异，先进行背景分割，从而将分割线作为海天线的方法，此类方法比较依赖分割阈值的选取，当存在高亮云层和海浪等强干扰时，会最终影响到分割效果。我国作为一个拥有辽阔海域的国家，来自军事安全的压力日益加剧。能够快速获取远距离舰船的位置、方向等信息在当今海洋战略防范问题上显得尤为重要。而为了节省小目标检测算法的时耗，需要进行背景分割并除去大面积干扰背景，所以研究背景分割方法具有重要意义。

在原始红外图像中，海天线与天空以及海面背景在垂直方向上灰度值存在一定的差异，对图像经过滤波和边缘检测等预处理后，海天线与背景之间会存在更大的灰度值差异。本发明根据经过滤波和边缘检测的图像中海天线在图像垂直方向上灰度值的差异定位海天线，进而利用根据海天线得到的分割掩模与原始红外图像相乘得到感兴趣目标区域。

本发明是从红外成像特性角度，基于海天线在图像垂直方向上灰度值的差异定位海天线，根据海天线位置进行背景分割从而提取出感兴趣目标区域的一种手段。

发明内容：

本发明的目的是从红外图像观测海天线特征，进而基于海天线分割海面和天空背景。先对原始红外图像进行灰度化、去噪、同态滤波以及边缘检测等操作来初步提取海天线部分。然后构建下标存储数组，通过对图像的每一列数据从上到下进行扫描得到数组中的值。最后添加调节因子，从而得到更为精准的海天线的位置，更好分割海面和天空背景。通过得到的数据比较和分析，从而达到快速分割海面和天空背景的目的。

本发明采用的技术方案是：

第一步：读取原始红外图像I₀，图像的大小为M×N，其中M是图像I₀的宽度像素数，N是图像I₀的高度像素数；

第二步：采用式(1)对彩色图像I₀中每个像素点的R、G、B三个通道的值进行加权，得到灰度图像I_g；

I_g＝0.29900×R+0.58700×G+0.11400×B (1)

第三步：采用窗口大小为3×3的中值滤波器对图像I_g进行去噪处理，得到的图像记为I_m，具体操作过程如下：

(a)将3×3的矩形滤波模板在原始图像的每个像素上滑动；

(b)将模板中心与图像像素重合，记录包含在模板内的图像像素；