[发明专利]一种红外弱小目标跟踪方法

说明书

本发明涉及一种红外弱小目标跟踪方法、计算机设备及计算机可读存储介质，包括：由上一帧红外图像中的目标信息生成当前帧红外图像的空间域权重图；获取一组历史红外图像，生成当前帧红外图像的时间域权重图；结合空间域权重图与时间域权重图生成总权重图，并与当前帧红外图像相乘，生成最终效果图；利用结构张量检测最终效果图内所有候选目标；由转台伺服数据解算出上一帧红外图像的目标在当前帧的位移、速度，作为位移约束、速度约束剔除虚警，得到跟踪的真实目标；以跟踪的真实目标更新当前帧目标信息并保留历史数据，实现目标跟踪。本发明能够提高对目标的检测概率，强化对低信噪比小目标的稳定跟踪能力，并降低虚警概率。

技术领域

本发明涉及图像处理及目标跟踪技术领域，尤其涉及一种红外弱小目标跟踪方法、计算机设备及计算机可读存储介质。

背景技术

红外跟踪技术一直在导航控制、军事防御、安防监控等领域发挥着极为重要的作用与价值，但目前红外跟踪技术仍存在许多不足之处，越发复杂的应用环境也对红外跟踪系统提出更加苛刻的需求。对红外目标的稳定跟踪距离是衡量红外跟踪系统的一个重要指标，目前受限于红外探测器面阵的分辨率与高成本，如何进一步提高红外跟踪系统的稳定跟踪距离成为一个重要课题。

红外低信噪比小目标，即红外弱小目标，通常与红外探测器距离很远，成像尺寸往往只有几个像素，且自身红外辐射特性通过大气传输衰减了许多，导致目标容易在跟踪过程中丢失，甚至湮没于背景噪声中。基于单帧目标检测的跟踪方法很容易丢失低信噪比小目标的信息，因此，为进一步提高红外跟踪系统的稳定跟踪距离，实现准确跟踪红外低信噪比小目标，需要提供一种有效的红外弱小目标跟踪方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中难以有效、稳定跟踪红外弱小目标的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外弱小目标跟踪方法，包括如下步骤：

S1、在稳定跟踪过程中，输入红外图像与转台伺服数据，由上一帧红外图像中的目标信息生成当前帧红外图像的空间域权重图；

S2、获取一组历史红外图像，根据其中每一个历史帧中保留的目标信息，解算当前帧的目标位置，并计算对应的权重系数；将一组历史红外图像中各历史帧计算所得权重系数通过加权结合，生成当前帧红外图像的时间域权重图；

S3、结合空间域权重图与时间域权重图，采用加权方式生成总权重图，并与当前帧红外图像相乘，生成最终效果图；

S4、利用结构张量检测最终效果图内所有候选目标；

S5、由转台伺服数据解算出上一帧红外图像的目标在当前帧的位移、速度，作为位移约束、速度约束剔除虚警，得到所有候选目标中置信度最高的目标作为跟踪的真实目标；

S6、以跟踪的真实目标更新当前帧目标信息并保留历史数据，实现目标跟踪。

优选地，所述步骤S1中，由上一帧红外图像中的目标信息生成当前帧红外图像的空间域权重图时，由空间域的注意力机制，通过预测上一帧的目标在当前帧红外图像的位置与速度，对当前帧生成权重图。

优选地，所述步骤S2中，获取的一组历史红外图像至少包括20帧历史红外图像。

优选地，所述步骤S2中，根据每一个历史帧中保留的目标信息，解算当前帧红外图像的目标位置信息时，设(x_t,y_t)表示t时刻目标在红外图像中的坐标位置，Δt表示两帧红外图像之间的时间间隔，(x_t′,y_t′)表示t时刻的目标在t+Δt时刻红外图像中的坐标位置，t+Δt时刻目标位置信息计算表达式如下：