红外弱小目标图像预处理及分割方法的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第8卷第l8期2008年9月科学技术与工程Vo1．8No．18Sep．2008ScienceTechnologyandEngineering⑥2008Sci．Tech．Engng．1671—1819(2oo8)18—5313—05红外弱小目标图像预处理及分割方法的研究豆根生(河南农业大学理学院，郑州450002)摘要针对红外弱小目标检测，给出了一种常用的图像预处理方法。重点讲述了一种红外弱小目标图像分割方法，它是用一个回形窗口和对比度阈值进行分割图像。对天空背景下低

2、信噪比的红外弱小目标图像序列能够有效地分割，抑制噪声干扰。描述了对图像的处理过程，将该方法与传统的图像分割方法做了比较，实验表明该算法在执行效率和检测概率上能够取得满意的结果。关键词图像预处理回形窗红外弱小多目标阈值中图法分类号TP751．1；文献标志码B图像预处理是指在图像被其它算法分析之前，射、吸收作用，目标与背景对比度低，并常处于强杂对图像进行增强和去噪。图像预处理可以去除或波和噪声干扰条件下，这就使得传统的利用目标形减小图像中的噪声和杂波，以提高传给主处理器的状及辐射特征的图像检测识别技术无法有效应图像质

3、量和信噪比，减少需处理图像的数据量。因用j。据此，本文提出一种基于回形窗的弱小多目此，图像预处理具有重要的意义。图像预处理方法标图像分割方法。它是利用目标与周围噪声灰度有很多，如形态学滤波法、中值滤波法、高通滤波值的较大差异为出发点来分割图像的，实验证明将法、自适应滤波法等，但大多算法复杂，运算量该方法应用于红外弱小目标检测能得到较好的大，无法满足实时目标的检测。对于凝视成像探结果。测，探测系统是静止的，短时视场内的背景也是相对静止的，而目标却是连续运动的，且运动速度通1图像预处理常约为1_2ppf，因此可以通过

4、差分方法去除背景影响，突出可能的候选目标，然后利用目标的运动假设采集时探测器是凝视状态，由于天空背景目标的运动连续性和关联性分割出真正的目标。中的云层缓慢移动，而目标的运动速度通常比较红外图像中弱小多目标的分割提取问题广泛快，因此在目标出现前后可以视背景是静止不动地存在于目标跟踪、导弹靶场测量等国防兵器项目的。通过将有目标图像与背景图像相减即可将背中，准确提取图像中弱小目标的位置信息对交汇计景去除，仅保留两帧图像的差异部分，这部分包括算目标的弹道和落点等起决定作用。运动弱小目运动的目标和随机出现的噪声点。采用多帧

5、图像标在成像面上可能只有一个或几个像素大小，缺乏平均法求平均背景，包含目标的红外场景图．广(，Y)足够的目标轮廓信息和表面辐射分布信息]。此可以用下式描述：外，由于相对强的背景辐射和大气对热辐射的散，(，Y)=．(，Y)十(，Y)+／v(x，Y)(1)(1)式中B(，y)为背景图像，，Y)为目标2008年6月2日收到图像，N(x，Y)为噪声图像。作者简介：豆根生(1979一)，研究方向：电子与通信工程。对目标进入视场前有，，，)=0，即：维普资讯http://www.cqvip.com科学技术与工程8卷’(，，，

6、)=B(，Y)+N(，y)(2)B—g。下面是分别将有目标的图像(图1，目标集累加目标进入视场前的相连M帧图像，(，中在图像中心区域)和无目标的图像与平均背景Y)，再求算术平均值，即得到平均背景g(，Y)。(图2)进行减法运算，得到含有目标和噪声的图象M1(图3)以及噪声图像(图4)。图3中，目标主要集g()=日()+Ni()(3)中在图像中心区域，由于图像采集热像仪的缺陷，这样可使噪声方差由原来的。降为1，即形成明显的细线条毛刺状系统噪声带主要表现在图像上的斜纹。将该图像应用回形窗算法分割可2]-2O'g==~

7、-o'N(【4斗)以去除噪声干扰，得到满意的结果。⋯均方差降为原来的√击。因此，T，』，图1原始图像图2背景图像图3减过背景图像图4噪声图像维普资讯http://www.cqvip.com18期豆根生：红外弱小目标图像预处理及分割方法的研究Po=∑∑f(x+i,y+)(7)2回形窗处理内窗口的像素平均灰度值Pz和环形区域的平回形窗算法实际上是一种局部的单一门限的均灰度值P。as分别为：分割方法，就是用一个形似汉字“回”的窗口，在待P-av(8)处理图像上滑动对每个象素进行处理。处理过程需要三个步骤：首先设定回形窗

8、口的大小，再计算Po~,s=篙(9)对应窗口内的象素的平均灰度值。最后得到由两窗口的平均灰度值差构成的图像。具体见以下计算两灰度值的差P一Poav，用该值替换原步骤。象素点，Y)，得到平均灰度差值图像。2．1设定回形窗口根据目标与探测器的作用距离以及目标的实3图像分割际大小，可以计算出红外目标在热像仪上成像时所占的像元数目及目标的相似形状。假设真实目标3．1噪声分析的大小