基于背景估计的图像预处理技术的性能分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷．第l2期信息技术VOL．28NO．122004年l2月FDRMA，I1ONTECHNOLDGYDec．20o4基于背景估计的图像预处理技术的性能分析付永庆，蒋伊琳(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨150o01)摘要：红外图像预处理是红外小目标检测中的重要组成部分，其基本思想是通过背景估计实现对起伏背景的抑制，提高信噪比。对现今几种常用的背景估计技术进行了理论分析，指出了各自的优点与不足，并通过计算机仿真结果给出了直观的性能对比。对红外图像预处理的进一步研究具有指导意义。关键词：小目标；红外；背景估计；图像滤波

2、中图分类号：TN911．73文献标识码：A文章编号：1009—2552{2004)12—0037—03PerformanceanalysisofimagepreprocessingtechnologybasedonbackgroundestimationFUYong—qing，JLNGYi．1in(InformationandConanunlcationEI雠edngCollege，HarbinE

3、I嫩ngUniver~ty，Harbin150001，China)Abstract：miIlpreprocessingisanimportantpartofsmalltarget

4、sdetection，itsbasicthinkingistosuppresstheclutterofbackgroundthroughbackgroundestimation．Thispaperanalyzesseveralbackgroundestimationtechnologiesnowadaysfromtheory、Thecorrespondsimulationresultsaregiventocomparetheirperformances、Keywords：smalltargets；IR；backgroundestimation；imageprocessing

5、0引言由红外目标和背景构成的红外图像中，背景的频谱近些年来，背景估计技术的研究非常活跃，主要分布主要集中在空间频域的低端，而目标信号属于方法有图像滤波、象素变换等，其中以图像滤波方法信号灰度的奇异点，其频谱分布在频域的高端。因最为普遍。至今为止，已经发展了很多基于图像滤此可通过设置一个滤波阈值，使大于这一阈值的信波的背景抑制方法，具体包括自适应滤波、空间高通号通过滤波器，即可把红外目标从图像中分离出来。滤波、空间匹配滤波、中值滤波、数学形态滤波、基于空间高通滤波算法简单，易于实现，但存在较严重的模糊理论的滤波，以及基于小波变换的滤波等。大背景泄漏现象，滤波效果一般。多数基于

6、图像滤波的背景抑制技术的基本思想是：1．2空间匹配滤波首先对红外图像的背景起伏分量进行估计(即背景空间匹配滤波的设计原则是使输出信噪比最大估计)，然后用原始图像减去背景起伏分量，即得到化，实际上是一种基于邻域加权的滤波算法，它是以目不含起伏的红外图像。由此可见，对于这一类背景标信号在图像中的分布形式来确定加权矩阵的。空间抑制方法，其相互间的区别仅在于背景估计部分所匹配滤波器的参数的确定同时依赖于目标信号的分布采用算法的不同，因此可统称为“基于背景估计的图形式与统计特性，因此如果想得到较好的滤波效果，需像预处理技术”。1红外图像预处理收稿日期：2004—05—14作者简介-~

7、．-t永庆(1956一)，男，毕业于中国人民解放军国防科学技1．1空间高通滤波术大学，信号、电路与系统专业，硕士学位，研究方向为微空间高通滤波是频域高通滤波器的二维扩展，弱信号检测与处理，通信与无线电系统。一37—维普资讯http://www.cqvip.com要针对不同图像背景对滤波器进行训练，以得出相应Q表示(m，n)附近的领域，Y(m，n)为领域内的滤波器参数。空间匹配滤波效果良好，输出信噪比各点的灰度值。高，其缺点是运算量大且需要知道图像的先验知识。最后将y(m，n)与仑(m，n)相减即可得到消除1．3中值滤波了背景的图像。经过上述自适应滤波处理后，红外图中值滤波是

8、一种典型的非线性滤波算法。其基像中的噪声已近似为白噪声，从而可以对其进行进本思想是：在输入图像中，以任一像元为中心设置一一步的处理。自适应滤波算法的特点是结构简单，速个确定的邻域A，将邻域内各象素的灰度值按大小度快，并且能够使图像信噪比得到较大提高，因而是有序排列，取位于中间位置的那个值(中值)作为该一种普遍采用的预处理技术。其不足在于，虽然对平像元的输出灰度值，遍历整幅图像就可完成整个滤稳背景图像具有很好的噪声抑制效果，但对于非平波过程。中值滤波算法结构简单，有现成的硬件实稳背景，该算法反而可能会导致信噪比的降低