[发明专利]一种基于噪声抑制的空中目标检测方法及系统

说明书

本发明公开一种基于噪声抑制的空中目标检测方法及系统，包括：将输入图像进行迭代的空域/频域正反变换，在相应的空域/频域进行处理。构造参数可调的频域低频滤波器，在频域中去除低空间频率的热辐射分量，通过迭代调整滤波器的频域半径，使用该滤波器对频域图像做滤波处理，对滤波结果做反傅立叶变换，评价反傅里叶变换图像的局部反差是否达到最大值，如果达到最大值，则终止迭代，结果图像保留了中频目标和高频噪声；构造高频滤波器，对结果图像在频域作高频滤波，去除结果图像中的高频噪声分量；对结果图像作非线性增强，以突出小目标进行检测。本发明降低气动热辐射背景干扰及探测器的高频噪声，大幅提高在高热环境下检测空中目标的准确率。

技术领域

本发明涉及航天技术与图像处理相结合的交叉科学技术领域，更具体地，涉及一种基于噪声抑制的空中目标检测方法及系统。

背景技术

当飞行器在大气中高速飞行时，飞行器导航制导光学窗口被气动加热而处于严重的气动热环境中，激波层和光学窗口将由于热辐射效应产生噪声，从而极大降低了图像质量，因此红外成像探测系统对目标探测的信噪比降低。并且随着窗口温度持续升高，图像背景灰度进入饱和状态，而难以响应来自目标的辐射。同时，由于在飞行条件下获取的图像可能还会受到其它噪声的影响，使得图像去噪等工作的难度进一步加大。

此外，高速飞行器还会受到高速流场光学传输效应和气动热窗口传输效应的影响。当目标的光线通过随机的湍流流场时，波前发生畸变，将产生目标图像的像偏移、像模糊、像抖动和能量损失，这就是高速流场光学传输效应；因飞行器高速飞行，气动阻力作用在光学窗口上，引起窗口形变，同时光学窗口与气流的高速摩擦产生的大量热而造成窗口内部的温度急剧上升并产生变形和热应力，温度和应力影响了光学窗口材料的折射率分布，形成梯度折射率。从而使得通过窗口的目标光线发生偏移，产生目标图像模糊，即气动热窗口传输效应。对于这种非均匀强背景噪声的严重干扰条件，要直接实现各类目标的定位与检测是更加难以实现的。

而在远程探测等相关领域，对于点目标的检测已经成为核心技术之一。空中小目标即是点目标的一种，具有尺寸小、无形状和纹理特征等特点，加上远距离传输造成的能量衰减、探测器噪声影响，空中小目标信号在红外图像平面上，极易淹没在强噪声背景中，表现为弱点状或者不稳定斑点状，其检测任务变得非常困难。

目前已有的诸如均值滤波、中值滤波等校正方法，无不存在无法有效地突出目标点、热辐射效应噪声等干扰成分无法充分滤除等问题。均不适用于空中目标探测任务，因此，本领域亟需一种有效的面向空中目标探测的热辐射背景抑制的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决面向空中目标探测技术，由于非均匀强背景噪声、热辐射背景的干扰条件，无法直接实现各类目标的定位与检测的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种基于噪声抑制的空中目标检测方法，包括以下步骤：

(1)对输入图像作傅立叶变换并中心化，得到其原始频谱；

(2)设置初始的低频滤波器频域半径和搜索范围，构建相应的第一滤波器函数，将原始频谱与第一滤波器函数点乘，得到滤波后的第一图像频谱；

(3)对第一图像频谱进行傅里叶逆变换，得到第一待选图像；

(4)设置大小合适的滑窗，在第一待选图像上以一定的步长移动滑窗，并计算每次移动后的窗口部分图像局部反差值，保留第一待选图像上全图最大反差值；

(5)调整步骤(2)中的低频滤波器频域半径值，进行(3)(4)的操作得到不同低频滤波器频域半径值对应的全图最大反差值，当所述搜索范围里的低频滤波器频域半径值遍历完，执行步骤(6)；

(6)比较不同低频滤波器频域半径值对应的全图最大反差值，得到最终的最大反差值，并确定最终的最大反差值所对应的最优图像；