[发明专利]一种红外线阵相机点目标搜索系统、控制方法及应用

说明书

本发明属于红外信息获取和图像处理技术领域，公开了一种红外线阵相机点目标搜索系统、控制方法及应用，一维并行搜索和杂波抑制装置输出端连接有形态学运算装置，形态学运算装置输出端连接有点目标检测装置；维并行搜索和杂波抑制装置设置有成像数据分配器、并行数据处理器和参数修正器；杂波抑制装置设置有目标膨胀运算器；点目标检测装置设置有存储器、运算器和判断器。本发明基于红外线阵相机的成像特性，先进行扫描向一维并行快速搜索，降低红外相机非均匀性的影响，标记潜在目标点，接着对目标点进行形态学运算，最后根据预设的参数，利用帧间时空相关性进行目标的确认。使用本发明可以显著提升红外遥感图像点目标信噪比，提高探测率。

技术领域

本发明属于红外信息获取和图像处理技术领域，尤其涉及一种红外线阵相机点目标搜索系统、控制方法及应用。

背景技术

目前，现代红外成像系统的核心器件是焦平面阵列(focal plane array FPA)，常用的包括线阵红外探测器和面阵红外探测器。基于线阵红外探测器的红外相机由于探测器技术成熟且在视场扩展方面具有一定优势，因此广泛应用在红外遥感领域，相机安装在飞机或者卫星上通过推扫成像或摆扫成像，获取对地遥感红外数据。

其中对运动点目标的检测是当前红外遥感技术的一个热点。由于成像系统与目标之间的距离足够远，使目标在焦平面上成像时，仅仅显示为几个像素，缺乏可辨识结构信息，另外由于红外仪器自身存在较强的辐射背景，地物杂波复杂，因此对含运动点目标的红外图像进行处理并提取目标存在一定的困难，尤其是当目标信号较为弱小时。另外，由于目标与成像系统之间存在相对运动，因此存在目标跨像元、目标跨探测器子模块、目标分布在响应非均匀性较大的像元区域中等现象，导致实时信号存在帧间目标强度和质心不连续，对于弱小信号，更容易淹没在背景杂波中，这些导致红外遥感图像处理和单帧目标检测存在困难。

当前对红外遥感图像的处理方法，大都是脱离其成像特性，直接对获取的二维图像进行时域或空域滤波，然后通过多帧图像的叠加，在目标运动轨迹上进行信号能量的积累，提高点目标信噪比。但这种方法忽略了红外图像的非均匀性影响，特别是大视场红外相机，其光通量就存在不均匀性，系统的非均匀性还随时间存在漂移。此外，这种方法需要对图像先进行序列图像处理，然后预测目标的运动轨迹，再进行叠加，因此需要对序列图像的处理能力较强，且对目标的运动轨迹有一定的先验知识，运算和存储的数据量较大，较适合于面阵红外探测器的信号处理。对于基于子模块拼接而成的长线阵红外探测器成像系统而言，由于工作模式为推扫或者摆扫，图像帧时较长数据量大，直接通过预测序列图像的目标运动轨迹、进而通过多帧累加提高信噪比的方法不适用了，需要根据线阵红外相机的特性进行算法的优化。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的方法忽略了空间相机组成结构上的特性，未能利用长线列探测器成像系统的扫描成像特性，按序列图像处理则运算和存储的数据量较大，需要帧数较多，不能满足实时性要求；按单帧图像处理则容易受红外系统非均匀性的影响导致目标漏检。

解决以上问题及缺陷的难度为：基于长线列探测器的红外成像系统，需要先进行非均匀性校正，然后根据校正后的结果进行后续的算法处理，而目前的算法忽略空间相机结构的特性，对非均匀性的校正要求较高，若非均匀性达不到要求(一般要求1％以内)，则将导致出现漏检或者导致虚警较高。而目前空间大视场红外相机的非均匀性，由于环境温度以及光通量的不均匀，难以在各种工况下长期保持在1％以内，另外一方面红外背景的起伏始终存在，加剧了非均匀引起的系统图像之间不连续的“断层”，从而导致系统检测性能下降。

解决以上问题及缺陷的意义为：基于长线列探测器的红外成像系统，采用该方法后，对于系统非均匀性的要求极大降低，相同的检测算法对于数据源的非均匀性要求、背景起伏等在一定的范围内不受影响。对相同目标、相同的红外成像系统，该方法提高了系统的检测性能。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种红外线阵相机点目标搜索系统、控制方法及应用。