背景提取算法在雷达视频图像中的应用.pdf

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1、V01．33No．12舰船电子工程总第234期塑————一ShipElectronicEngineering2013年第12期背景提取算法在雷达视频图像中的应用+熊伟1孙字宸1刘奇2(1．海军航空工程学电子信息工程系烟台Z64001)(2．海装军械装备部弹药武器处北京100038)摘要论文将三种典型的背景提取算法应用在雷达视频图像中，并且对各种算法进行仿真分析，通过比较各种算法的性能，找出现有的视频背景提取算法在雷达视频背景提取中的优缺点，为迸一步的研究奠定基础。关键词背景提取；雷达视频；图像中图分类号TP391DOI：10．3969／j．issnl672—9730

2、．2013．12．014BackgroundExtractAlgorithmUsedinRadarVideoImageXIONGWeilSUNYuchenlUUq2(1．ElectronicInformationEngineeringTechnology，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001)(2．NavalEquipmentDepartment．Beijing100038)AbstractInthisessay，threeclassicalbackgroundextractalgorith

3、msinradarvideoimageareused，andthen。theresultsofthesealgo—rithmsareanalyzed．Atlast，theadvantagesandweaknessesofeveryalgorithmareindicatedwhenusedinradarvideoimagebackgroundex—tract，onlyinthisway，canourfurtherresearchwillbeeasy．KeyWordsbaekgroundextract，radarvideo，imageClassNumberTP3911引

4、言背景提取算法是通过处理连续图像，将其中的运动物体剔除，从而获得只含有静止物体(如：房屋、静止的汽车等)的图像的一系列图像处理方法，这些算法可以将视频图像中静止的或者是遵循一定规律运动的物体提取出来。近年来，背景提取算法已经成为来国内外诸多学者研究的重点课题。背景提取算法的应用非常广泛，最典型的是交通道路视频检测[1~5]。通过对交通道路进行背景提取，可以有效地检测出某一路段的车流量等信息，从而为交通部门进行车流疏导提供参考依据。背景提取算法应用在雷达视频图像中可以将雷达视频图像中的固定目标、岛屿等识别并且提取出来，从而更快捷、清晰地捕捉雷达图像中的动目标信息，提高

5、对雷达视频图像中运动目标的跟踪性能。国内外专家学者已经针对背景提取提出了诸多方法[6]。常见的背景提取算法有：多帧平均法[7“]、统计中值图法[9“2。、混合高斯模型法等u3~”]。本文将这几种典型的背景提取算法应用在雷达视频图像中并进行仿真分析，通过比较，找出现有的背景提取算法在雷达视频图像背景提取中的优缺点，为进一步的算法研究打下较好的基础。2背景提取算法2．1多帧平均法多帧平均法是利用图像中每个像素的灰度信息(灰度即亮度)进行背景提取的方法。在雷达图像中，由于各种景物的雷达反射回波的强弱不同，图像中呈现出亮度不同的区域。由于图像中的杂波具有多样性，其灰度值出现

6、大于、小于或者与背景的灰度值相当的情况。从统计学的角度看，在一段时间内，由于杂波变化引起的图像灰度值的改变可以通过求平均值加以消除。因此，我们可以将多帧平均法用在雷达视频图像的背景提取中。多帧平均法的原理是用累加平均法将雷达视频图像中的噪声消除。由于雷达视频图像的大部分噪声是随机的，不同帧之间的噪声明显不同，通过多帧平均，可以将噪声消除，从而提取雷达视频图像中的背景。多帧平均法可以用如下公式表示：1i一=NBackground(x，y)一寺2：image。(z，y)(1)1’i=0式(1)中，Background(x，y)表示背景图像；N表示总的帧数；image；(

7、z，y)表示第i帧图像。多帧平均法具有模型简单、计算方便等优点。但是，当图像中某一点的灰度值大范围波动时，会造成提取的背景图像中呈现亮暗分布不均匀的情况，随着帧数的增多，这种情况会有所改善。在处理雷达视频图像时，由于图像中的运动物体速度较慢，该方法不能准确捕捉运动物体，会将慢速运动的舰船误识别为背景。2．2统计中值法统计中值法是基于排序理论的背景提取方法，这种方+收稿日期：2013年6月8日，修回日期：2013年7月25日基金项目：山东省自然基金(编号：ZR2012FQ004)资助。作者简介：熊伟，男，副教授，研究方囱：雷达数据处理。孙字宸，男，硕士研究生，研究