一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于視頻信息處理領(lǐng)域，涉及一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與 融合方法，可用于紫外可見(jiàn)光視頻中對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的紅外搜救儀在進(jìn)行機(jī)載大范圍搜救時(shí)，紅外目標(biāo)基本上淹沒(méi)在噪聲背景 中，信噪比較低，給搜救工作帶來(lái)了很大的困難。由于地面背景在紫外波段無(wú)雜波、干擾目 標(biāo)源少，探測(cè)器接收到的紫外信號(hào)信噪比較高。因此，采用紫外進(jìn)行搜救的方式應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 在紫外探測(cè)中，目標(biāo)呈點(diǎn)狀，無(wú)明顯形狀信息，由于系統(tǒng)噪聲和紫外像增強(qiáng)器的高 增益，可能會(huì)引起虛警，需要采取措施降低虛警率。此外，紫外圖像基本不攜帶背景信息，因 此對(duì)目標(biāo)的定位存在困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種日盲紫外及可見(jiàn)光 視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與融合方法，可以降低由于系統(tǒng)噪聲和紫外像增強(qiáng)器的高增益引 起的虛警，提高系統(tǒng)預(yù)警的可靠性，并能借助可見(jiàn)光圖像實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，包括 如下步驟：
[0006] (1)建立目標(biāo)位置信息表，用于記錄目標(biāo)的地理坐標(biāo)以及該目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)；
[0007] (2)采用紫外和可見(jiàn)光兩種方式同時(shí)對(duì)同一搜救區(qū)域進(jìn)行攝像，每秒拍攝m幀，圖 像分辨率為P，同時(shí)確定搜救速度V以及搜索區(qū)域半徑大小R= [V(pXm)]，其中符號(hào)[] 表示取整數(shù)；
[0008] (3)從紫外視頻中提取t時(shí)刻的一幀紫外圖像，對(duì)所述紫外圖像進(jìn)行濾波，濾除背 景噪聲和探測(cè)器噪聲，然后得到圖像預(yù)處理后的紫外圖像；
[0009] (4)采用全局統(tǒng)計(jì)分割的方法對(duì)步驟⑶得到的圖像進(jìn)行二值化處理，獲得二值 圖像Ib;
[0010] (5)判斷目標(biāo)位置信息表是否為空，若為空則對(duì)步驟（4)獲得的二值圖像Ib進(jìn)行 連通域標(biāo)記，并將標(biāo)記出的連通域作為候選目標(biāo)，然后將所有候選目標(biāo)的位置存入目標(biāo)位 置信息表中，同時(shí)將每個(gè)候選目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)置為1，然后進(jìn)入步驟（6);若不為空則直接 進(jìn)入步驟（6);
[0011] (6)提取目標(biāo)位置信息表中每個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，計(jì)算每個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的 中心位置，并分別將每個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的中心位置作為搜索中心，以搜索范圍R為半徑在當(dāng) 前幀紫外圖像中進(jìn)行搜索，并在搜索范圍內(nèi)進(jìn)行連通域標(biāo)記，若在搜索范圍內(nèi)有候選目標(biāo) 點(diǎn)，則更新目標(biāo)位置信息表，將候選目標(biāo)點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)加1，并更新候選目標(biāo)點(diǎn)的位置信息， 進(jìn)入步驟（7);若在搜索范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)候選目標(biāo)點(diǎn)，則在目標(biāo)位置信息表中刪除與搜索 中心對(duì)應(yīng)的候選目標(biāo)點(diǎn)，并進(jìn)入步驟（3);
[0012] (7)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)位置信息表中各候選目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)N，若N大于預(yù)先設(shè)定的閾值η 則報(bào)警，輸出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)位置并在t時(shí)刻的可見(jiàn)光幀圖像上疊加該紫外目標(biāo)圖像；
[0013] (8)重復(fù)步驟（3)至步驟（7)，直至完成對(duì)視頻中所有圖像幀的處理。
[0014] 所述步驟（3)中的濾波方法為：
[0015] (31)假設(shè)t時(shí)刻的一幀紫外圖像為I，其中的像素點(diǎn)記為I(i，j)，以I(i，j)為中 心，取不包括I (i，j)的鄰域f，并統(tǒng)計(jì)鄰域f內(nèi)所包含的像素總數(shù)M ;
[0016] (32)根據(jù)鄰域平均法公式對(duì)I (i，j)進(jìn)行處理，得到I (i，j)的濾波值I'（i，j):
[0018] 所述的鄰域f的大小為1或者根號(hào)2。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：由于噪聲通常是離散的，而目標(biāo)點(diǎn)位置相對(duì) 固定，本發(fā)明方法利用某一圖像區(qū)域連續(xù)輸出紫外信號(hào)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)，虛警率將大幅降低。發(fā) 現(xiàn)目標(biāo)后記錄目標(biāo)位置，并將紫外目標(biāo)圖像和可見(jiàn)光背景圖像進(jìn)行圖像融合，利用可見(jiàn)光 背景可準(zhǔn)確的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位分析。本發(fā)明方法每次僅讀入一幀紫外圖像與一幀可見(jiàn)光圖 像，處理算法為遞進(jìn)方式，占用內(nèi)存少，而且方法僅使用了比較運(yùn)算，算法簡(jiǎn)單易行，便于硬 件實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明方法的流程框圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明方法的目標(biāo)搜索示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，為本發(fā)明方法的流程框圖。圖2為本發(fā)明方法的基本思想，其中（a)、 (b)、（c)表示連續(xù)的三幀圖像，圖中黑色的點(diǎn)代表紫外信號(hào)，當(dāng)（a)中有信號(hào)時(shí)，取以信號(hào) 為中心的區(qū)域，在（b)中以該區(qū)域?yàn)樗阉鞣秶袛嗍欠裼凶贤庑盘?hào)，之后以（b)中的信號(hào) 為中心取對(duì)應(yīng)區(qū)域在（c)中搜索信號(hào)，若有信號(hào)則觸發(fā)報(bào)警。
[0023] 本發(fā)明方法的主要步驟如下：
[0024] (1)建立目標(biāo)位置信息表，用于記錄目標(biāo)的地理坐標(biāo)以及該目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)；
[0025] (2)采用紫外和可見(jiàn)光兩種方式同時(shí)對(duì)同一搜救區(qū)域進(jìn)行攝像，每秒拍攝m幀，圖 像分辨率為P，同時(shí)確定搜救速度V以及搜索區(qū)域半徑大小R= [V(pXm)]，其中符號(hào)[] 表示取整數(shù)。
[0026] 例如搜救速度最快為50m/s，搜救儀幀頻為25fps，兩幀圖像對(duì)應(yīng)搜救儀的移動(dòng)距 離為2m，圖像分辨率為0. 088m，兩幀圖像中目標(biāo)移動(dòng)了 23個(gè)像素，由于目標(biāo)會(huì)有移動(dòng)，將范 圍稍微擴(kuò)大，因此，如果有目標(biāo)，則連續(xù)的兩幀圖像上紫外信號(hào)的距離應(yīng)小于25個(gè)像素。
[0027] (3)從紫外視頻中提取t時(shí)刻的一幀紫外圖像，對(duì)所述紫外圖像進(jìn)行濾波，濾除背 景噪聲和探測(cè)器噪聲，然后得到圖像預(yù)處理后的紫外圖像。
[0028] 以半徑為1的鄰域?yàn)V波為例，t時(shí)刻的紫外圖像為I，以I(i，j)為中心，其鄰域表 示為f = {(i，j_l)，（i，j+1)，（i-1，j)，（i+1，j)};鄰域f內(nèi)所包含的像素總數(shù)為4,根據(jù)鄰 域平均法公式對(duì)I (i，j)進(jìn)行處理，得到I (i，j)的濾波值I'（i，j):
[0030] 對(duì)全圖每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行濾波，得到對(duì)當(dāng)前幀紫外圖像預(yù)處理后的結(jié)果I'。
[0031] (4)采用全局統(tǒng)計(jì)分割的方法對(duì)步驟（3)得到的圖像進(jìn)行二值化處理，獲得二值 圖像I b;計(jì)算過(guò)程如下所示：
，其中th為二值化閾值。
[0033] (5)判斷目標(biāo)位置信息表是否為空，若為空則對(duì)步驟（4)獲得的二值圖像Ib進(jìn)行 連通域標(biāo)記，每個(gè)連通的像素值為1的區(qū)域即為一個(gè)連通域，每個(gè)連通域中的所有點(diǎn)即為 一個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)集。其中每個(gè)候選目標(biāo)記為A i, Ai為連通的點(diǎn)的集合Ai= {Pl，p2~.pjdf 每個(gè)候選目標(biāo)中所有點(diǎn)P1, P2···. 口">的位置存入目標(biāo)位置信息表中作為目標(biāo)的地理坐標(biāo)，同 時(shí)將每個(gè)候選目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)置為1，然后進(jìn)入步驟（6);若不為空則直接進(jìn)入步驟（6)。
[0034] (6)提取目標(biāo)位置信息表中每個(gè)候選目標(biāo)中所有點(diǎn)的位置信息，分別計(jì)算每個(gè)候 選目標(biāo)點(diǎn)的中心位置，依次將各中心位置作為搜索中心，以搜索范圍R為半徑在當(dāng)前幀紫 外圖像中進(jìn)行搜索，在搜索范圍內(nèi)進(jìn)行連通域標(biāo)記，若在搜索范圍內(nèi)有候選目標(biāo)，則更新目 標(biāo)位置信息表，將候選目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)加1，并更新候選目標(biāo)的位置信息（在搜索范圍內(nèi)新 出現(xiàn)的位置），進(jìn)入步驟（7);若在搜索范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)候選目標(biāo)，則在目標(biāo)位置信息表中 刪除該候選目標(biāo)，并進(jìn)入步驟（3);
[0035] (7)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)位置信息表中各候選目標(biāo)點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)N，若N大于預(yù)先設(shè)定的閾值 η則報(bào)警，若η為3,則表示連續(xù)3幀圖像有紫外目標(biāo)。輸出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)位置Ai并在t時(shí)刻 的可見(jiàn)光幀圖像上萱加該紫外目標(biāo)圖像；
[0036] 疊加紫外目標(biāo)的過(guò)程如下：
[0037] (1)從目標(biāo)位置信息表中讀取紫外點(diǎn)目標(biāo)集Ai= {Pl，p2···.pj ;
[0038] (2)將可見(jiàn)光幀上相應(yīng)位置的點(diǎn)標(biāo)定為紅色
[0040] 其中R、G、B分別表示紅、綠、藍(lán)三通道。
[0041] 本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 建立目標(biāo)位置信息表，用于記錄目標(biāo)的地理坐標(biāo)以及該目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)； (2) 采用紫外和可見(jiàn)光兩種方式同時(shí)對(duì)同一搜救區(qū)域進(jìn)行攝像，每秒拍攝m幀，圖像分 辨率為p，同時(shí)確定搜救速度v以及搜索區(qū)域半徑大小R= [vApXm)]，其中符號(hào)□表示 取整數(shù)； (3) 從紫外視頻中提取t時(shí)刻的一幀紫外圖像，對(duì)所述紫外圖像進(jìn)行濾波，濾除背景噪 聲和探測(cè)器噪聲，然后得到圖像預(yù)處理后的紫外圖像； (4) 采用全局統(tǒng)計(jì)分割的方法對(duì)步驟（3)得到的圖像進(jìn)行二值化處理，獲得二值圖像 Ib; (5) 判斷目標(biāo)位置信息表是否為空，若為空則對(duì)步驟（4)獲得的二值圖像、進(jìn)行連通 域標(biāo)記，并將標(biāo)記出的連通域作為候選目標(biāo)，然后將所有候選目標(biāo)的位置存入目標(biāo)位置信 息表中，同時(shí)將每個(gè)候選目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)置為1，然后進(jìn)入步驟（6);若不為空則直接進(jìn)入 步驟（6); (6) 提取目標(biāo)位置信息表中每個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，計(jì)算每個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的中心 位置，并分別將每個(gè)候選目標(biāo)點(diǎn)的中心位置作為搜索中心，以搜索范圍R為半徑在當(dāng)前幀 紫外圖像中進(jìn)行搜索，并在搜索范圍內(nèi)進(jìn)行連通域標(biāo)記，若在搜索范圍內(nèi)有候選目標(biāo)點(diǎn)，則 更新目標(biāo)位置信息表，將候選目標(biāo)點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)加1，并更新候選目標(biāo)點(diǎn)的位置信息，進(jìn)入 步驟⑵；若在搜索范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)候選目標(biāo)點(diǎn)，則在目標(biāo)位置信息表中刪除與搜索中心 對(duì)應(yīng)的候選目標(biāo)點(diǎn)，并進(jìn)入步驟（3); (7) 統(tǒng)計(jì)目標(biāo)位置信息表中各候選目標(biāo)出現(xiàn)的次數(shù)N，若N大于預(yù)先設(shè)定的閾值n則報(bào) 警，輸出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)位置并在t時(shí)刻的可見(jiàn)光幀圖像上疊加該紫外目標(biāo)圖像； (8) 重復(fù)步驟（3)至步驟（7)，直至完成對(duì)視頻中所有圖像幀的處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在 于：所述步驟（3)中的濾波方法為： (31) 假設(shè)t時(shí)刻的一幀紫外圖像為I，其中的像素點(diǎn)記為I(i，j)，以I(i，j)為中心，取 不包括I(i，j)的鄰域f，并統(tǒng)計(jì)鄰域f內(nèi)所包含的像素總數(shù)M; (32) 根據(jù)鄰域平均法公式對(duì)I(i，j)進(jìn)行處理，得到I(i，j)的濾波值I'（i，j):3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在 于：所述的鄰域f的大小為1或者根號(hào)2。
【專(zhuān)利摘要】一種紫外可見(jiàn)光視頻中點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，步驟為：(1)建立目標(biāo)位置信息表；(2)初始化搜索參數(shù)；(3)讀入圖像并進(jìn)行濾波；(4)二值化處理；(5)判斷信息表是否為空，若為空則全圖搜索紫外目標(biāo)，更新信息表；(6)以信息表中候選目標(biāo)點(diǎn)的中心位置作為搜索中心，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，若有目標(biāo)則更新信息表，進(jìn)入步驟(7)；若沒(méi)有則在信息表中刪除該候選目標(biāo)，進(jìn)入步驟(3)；(7)若信息表中目標(biāo)點(diǎn)出現(xiàn)的次數(shù)大于預(yù)先設(shè)定的閾值n則報(bào)警，并與可見(jiàn)光該幀圖像進(jìn)行融合；(8)重復(fù)步驟(3)至(7)，直至完成對(duì)視頻中所有圖像幀的處理。本發(fā)明能有效降低虛警概率，提高目標(biāo)的檢測(cè)概率，并能準(zhǔn)確的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位分析。
【IPC分類(lèi)】G06T7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104915962
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510336423
【發(fā)明人】劉雨晨, 鄭國(guó)憲, 趙海博, 宋睿
【申請(qǐng)人】北京空間機(jī)電研究所
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日