一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于視頻信息處理領域，涉及一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測與 融合方法，可用于紫外可見光視頻中對目標的檢測識別。
【背景技術】
[0002] 傳統的紅外搜救儀在進行機載大范圍搜救時，紅外目標基本上淹沒在噪聲背景 中，信噪比較低，給搜救工作帶來了很大的困難。由于地面背景在紫外波段無雜波、干擾目 標源少，探測器接收到的紫外信號信噪比較高。因此，采用紫外進行搜救的方式應運而生。
[0003] 在紫外探測中，目標呈點狀，無明顯形狀信息，由于系統噪聲和紫外像增強器的高 增益，可能會引起虛警，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 此對目標的定位存在困難。

【發明內容】

[0004] 本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種日盲紫外及可見光 視頻中點目標的實時檢測與融合方法，可以降低由于系統噪聲和紫外像增強器的高增益引 起的虛警，提高系統預警的可靠性，并能借助可見光圖像實現對目標的定位。
[0005] 本發明的技術解決方案是：一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測方法，包括 如下步驟：
[0006] (1)建立目標位置信息表，用于記錄目標的地理坐標以及該目標出現的次數；
[0007] (2)采用紫外和可見光兩種方式同時對同一搜救區域進行攝像，每秒拍攝m幀，圖 像分辨率為P，同時確定搜救速度V以及搜索區域半徑大小R= [V(pXm)]，其中符號[] 表示取整數；
[0008] (3)從紫外視頻中提取t時刻的一幀紫外圖像，對所述紫外圖像進行濾波，濾除背 景噪聲和探測器噪聲，然后得到圖像預處理后的紫外圖像；
[0009] (4)采用全局統計分割的方法對步驟⑶得到的圖像進行二值化處理，獲得二值 圖像Ib;
[0010] (5)判斷目標位置信息表是否為空，若為空則對步驟（4)獲得的二值圖像Ib進行 連通域標記，并將標記出的連通域作為候選目標，然后將所有候選目標的位置存入目標位 置信息表中，同時將每個候選目標出現的次數置為1，然后進入步驟（6);若不為空則直接 進入步驟（6);
[0011] (6)提取目標位置信息表中每個候選目標點的位置信息，計算每個候選目標點的 中心位置，并分別將每個候選目標點的中心位置作為搜索中心，以搜索范圍R為半徑在當 前幀紫外圖像中進行搜索，并在搜索范圍內進行連通域標記，若在搜索范圍內有候選目標 點，則更新目標位置信息表，將候選目標點出現的次數加1，并更新候選目標點的位置信息， 進入步驟（7);若在搜索范圍內沒有出現候選目標點，則在目標位置信息表中刪除與搜索 中心對應的候選目標點，并進入步驟（3);
[0012] (7)統計目標位置信息表中各候選目標出現的次數N，若N大于預先設定的閾值η 則報警，輸出對應的目標位置并在t時刻的可見光幀圖像上疊加該紫外目標圖像；
[0013] (8)重復步驟（3)至步驟（7)，直至完成對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t時刻的一幀紫外圖像為I，其中的像素點記為I(i，j)，以I(i，j)為中 心，取不包括I (i，j)的鄰域f，并統計鄰域f內所包含的像素總數M ;
[0016] (32)根據鄰域平均法公式對I (i，j)進行處理，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2。
[0019] 本發明與現有技術相比的優點在于：由于噪聲通常是離散的，而目標點位置相對 固定，本發明方法利用某一圖像區域連續輸出紫外信號來檢測目標，虛警率將大幅降低。發 現目標后記錄目標位置，并將紫外目標圖像和可見光背景圖像進行圖像融合，利用可見光 背景可準確的對目標進行定位分析。本發明方法每次僅讀入一幀紫外圖像與一幀可見光圖 像，處理算法為遞進方式，占用內存少，而且方法僅使用了比較運算，算法簡單易行，便于硬 件實現與實時檢測。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明方法的流程框圖；
[0021] 圖2為本發明方法的目標搜索示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 如圖1所示，為本發明方法的流程框圖。圖2為本發明方法的基本思想，其中（a)、 (b)、（c)表示連續的三幀圖像，圖中黑色的點代表紫外信號，當（a)中有信號時，取以信號 為中心的區域，在（b)中以該區域為搜索范圍，判斷是否有紫外信號，之后以（b)中的信號 為中心取對應區域在（c)中搜索信號，若有信號則觸發報警。
[0023] 本發明方法的主要步驟如下：
[0024] (1)建立目標位置信息表，用于記錄目標的地理坐標以及該目標出現的次數；
[0025] (2)采用紫外和可見光兩種方式同時對同一搜救區域進行攝像，每秒拍攝m幀，圖 像分辨率為P，同時確定搜救速度V以及搜索區域半徑大小R= [V(pXm)]，其中符號[] 表示取整數。
[0026] 例如搜救速度最快為50m/s，搜救儀幀頻為25fps，兩幀圖像對應搜救儀的移動距 離為2m，圖像分辨率為0. 088m，兩幀圖像中目標移動了 23個像素，由于目標會有移動，將范 圍稍微擴大，因此，如果有目標，則連續的兩幀圖像上紫外信號的距離應小于25個像素。
[0027] (3)從紫外視頻中提取t時刻的一幀紫外圖像，對所述紫外圖像進行濾波，濾除背 景噪聲和探測器噪聲，然后得到圖像預處理后的紫外圖像。
[0028] 以半徑為1的鄰域濾波為例，t時刻的紫外圖像為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內所包含的像素總數為4,根據鄰 域平均法公式對I (i，j)進行處理，得到I (i，j)的濾波值I'（i，j):
[0030] 對全圖每個像素點進行濾波，得到對當前幀紫外圖像預處理后的結果I'。
[0031] (4)采用全局統計分割的方法對步驟（3)得到的圖像進行二值化處理，獲得二值 圖像I b;計算過程如下所示：
，其中th為二值化閾值。
[0033] (5)判斷目標位置信息表是否為空，若為空則對步驟（4)獲得的二值圖像Ib進行 連通域標記，每個連通的像素值為1的區域即為一個連通域，每個連通域中的所有點即為 一個候選目標點集。其中每個候選目標記為A i, Ai為連通的點的集合Ai= {Pl，p2~.pjdf 每個候選目標中所有點P1, P2···. 口">的位置存入目標位置信息表中作為目標的地理坐標，同 時將每個候選目標出現的次數置為1，然后進入步驟（6);若不為空則直接進入步驟（6)。
[0034] (6)提取目標位置信息表中每個候選目標中所有點的位置信息，分別計算每個候 選目標點的中心位置，依次將各中心位置作為搜索中心，以搜索范圍R為半徑在當前幀紫 外圖像中進行搜索，在搜索范圍內進行連通域標記，若在搜索范圍內有候選目標，則更新目 標位置信息表，將候選目標出現的次數加1，并更新候選目標的位置信息（在搜索范圍內新 出現的位置），進入步驟（7);若在搜索范圍內沒有出現候選目標，則在目標位置信息表中 刪除該候選目標，并進入步驟（3);
[0035] (7)統計目標位置信息表中各候選目標點出現的次數N，若N大于預先設定的閾值 η則報警，若η為3,則表示連續3幀圖像有紫外目標。輸出對應的目標位置Ai并在t時刻 的可見光幀圖像上萱加該紫外目標圖像；
[0036] 疊加紫外目標的過程如下：
[0037] (1)從目標位置信息表中讀取紫外點目標集Ai= {Pl，p2···.pj ;
[0038] (2)將可見光幀上相應位置的點標定為紅色
[0040] 其中R、G、B分別表示紅、綠、藍三通道。
[0041] 本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
【主權項】
1. 一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 建立目標位置信息表，用于記錄目標的地理坐標以及該目標出現的次數； (2) 采用紫外和可見光兩種方式同時對同一搜救區域進行攝像，每秒拍攝m幀，圖像分 辨率為p，同時確定搜救速度v以及搜索區域半徑大小R= [vApXm)]，其中符號□表示 取整數； (3) 從紫外視頻中提取t時刻的一幀紫外圖像，對所述紫外圖像進行濾波，濾除背景噪 聲和探測器噪聲，然后得到圖像預處理后的紫外圖像； (4) 采用全局統計分割的方法對步驟（3)得到的圖像進行二值化處理，獲得二值圖像 Ib; (5) 判斷目標位置信息表是否為空，若為空則對步驟（4)獲得的二值圖像、進行連通 域標記，并將標記出的連通域作為候選目標，然后將所有候選目標的位置存入目標位置信 息表中，同時將每個候選目標出現的次數置為1，然后進入步驟（6);若不為空則直接進入 步驟（6); (6) 提取目標位置信息表中每個候選目標點的位置信息，計算每個候選目標點的中心 位置，并分別將每個候選目標點的中心位置作為搜索中心，以搜索范圍R為半徑在當前幀 紫外圖像中進行搜索，并在搜索范圍內進行連通域標記，若在搜索范圍內有候選目標點，則 更新目標位置信息表，將候選目標點出現的次數加1，并更新候選目標點的位置信息，進入 步驟⑵；若在搜索范圍內沒有出現候選目標點，則在目標位置信息表中刪除與搜索中心 對應的候選目標點，并進入步驟（3); (7) 統計目標位置信息表中各候選目標出現的次數N，若N大于預先設定的閾值n則報 警，輸出對應的目標位置并在t時刻的可見光幀圖像上疊加該紫外目標圖像； (8) 重復步驟（3)至步驟（7)，直至完成對視頻中所有圖像幀的處理。2. 根據權利要求1所述的一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測方法，其特征在 于：所述步驟（3)中的濾波方法為： (31) 假設t時刻的一幀紫外圖像為I，其中的像素點記為I(i，j)，以I(i，j)為中心，取 不包括I(i，j)的鄰域f，并統計鄰域f內所包含的像素總數M; (32) 根據鄰域平均法公式對I(i，j)進行處理，得到I(i，j)的濾波值I'（i，j):3. 根據權利要求2所述的一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測方法，其特征在 于：所述的鄰域f的大小為1或者根號2。
【專利摘要】一種紫外可見光視頻中點目標的實時檢測方法，步驟為：(1)建立目標位置信息表；(2)初始化搜索參數；(3)讀入圖像并進行濾波；(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，更新信息表；(6)以信息表中候選目標點的中心位置作為搜索中心，在一定范圍內進行搜索，若有目標則更新信息表，進入步驟(7)；若沒有則在信息表中刪除該候選目標，進入步驟(3)；(7)若信息表中目標點出現的次數大于預先設定的閾值n則報警，并與可見光該幀圖像進行融合；(8)重復步驟(3)至(7)，直至完成對視頻中所有圖像幀的處理。本發明能有效降低虛警概率，提高目標的檢測概率，并能準確的對目標進行定位分析。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號】CN104915962
【申請號】CN201510336423
【發明人】劉雨晨, 鄭國憲, 趙海博, 宋睿
【申請人】北京空間機電研究所
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月17日