[发明专利]一种基于背景分类的运动小目标检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于背景分类的运动小目标检测方法和系统，其中方法包括：将图像中的地物深空混合背景分类为地物背景区域和深空背景区域，对地物背景区域图像基于多尺度空域显著特征的方法实现运动小目标检测，对深空背景区域图像基于不变矩特征的方法实现运动小目标检测，对地物和深空背景区域检测到的目标进行综合和多帧确认得到目标检测结果。系统包括背景分类模块、地物背景目标检测模块、深空背景目标检测模块和目标检测结果综合确认模块。本发明在地物深空混合背景下提高运动小目标检测率、降低运动小目标检测的虚警率。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种基于背景分类的运动小目标检测方法和系统。

背景技术

复杂背景下的运动小目标检测是一个难点问题。小目标没有形状信息，对比度低，容易湮没于复杂背景中。抑制背景干扰增强目标是提高复杂背景下目标检测性能的重要途经，对提高运动小目标探测性能具有重要的意义。

空天环境下背景图像复杂，可能是包含有地物背景和深空背景的混合背景。其中地物背景包含大气和地表辐射，不同地表温度不同，地表辐射差距大，局部差距明显。深空背景中包含星际空间辐射、行星辐射和黄道尘埃辐射，以及类似目标的恒星点辐射源。常用的小目标检测方法采用空域滤波、时域滤波和频域滤波来抑制背景增强目标实现小目标检测。这些方法常用于复杂背景下的目标检测中，用于深空背景时无法有效抑制深空背景中的恒星点干扰。常用于深空背景目标检测的方法，利用多帧信息估计深空背景的运动特征来抑制恒星点干扰。这类方法适用于特定深空背景，不适用于复杂的地物背景。针对地物深空混合背景下的运动小目标检测问题，现有方法难以同时有效抑制地物复杂背景和深空背景中的恒星点干扰。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和实际应用需求，本发明提供了一种基于背景分类的运动小目标检测方法和系统，由此解决空天环境地物深空混合背景下同时抑制复杂地物背景和深空背景中的恒星点干扰，实现运动小目标检测的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于背景分类的运动小目标检测方法，包括：

(1)对图像中的地物深空混合背景进行分类，标记背景类别得到背景模板图像；

(2)利用背景模板图像获得图像中的地物背景区域图像，基于多尺度空域显著特征得到地物背景目标检测结果；

(3)利用背景模板图像获得图像中的深空背景区域图像，基于不变矩特征得到深空背景目标检测结果；

(4)综合地物背景目标检测结果和深空背景目标检测结果并进行多帧确认，得到最终的目标检测结果。

进一步地，小目标为像素尺度小于6×6，且局部信噪比小于5的运动目标。

进一步地，步骤(1)包括：

(11)对图像计算多角度相关统计值生成灰度共生矩阵；

(12)对计算得到的灰度共生矩阵进行分割，标记图像中各像素的背景类别，得到背景模板图像。

进一步地，步骤(2)包括：

(21)利用背景模板图像获得图像中的地物背景区域图像；

(22)对地物背景区域图像进行多尺度空域显著性分析得到空域显著特征；

(23)对得到的空域显著特征进行分割得到候选目标，再对每个候选目标进行SCR滤波处理，得到地物背景目标检测结果。

进一步地，步骤(3)包括：

(31)利用背景模板图像获得图像中的深空背景区域图像；

(32)对深空背景区域图像提取背景中的显著星体点，利用不变矩特征找出在连续多帧图像中出现的显著星体点作为参考星体点，再利用仿射变换估计深空背景的运动特征参数；