高斯模型面阵相机抖动的红外弱小目标图像序列仿真方法_3

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4,N/4),min( ?)表示最小值操作。
[0097] 本发明的实施例中,将镜像扩展图像矩阵初始化为276X276,得到大小为 276X276扩展图像矩阵。
[0098] 第2步,将仿真高斯模型红外弱小目标图像背景赋值到扩展图像矩阵的第t+1行 至t+M行,第t+1列至t+N列的范围内,将扩展图像矩阵第2t+l至t+1行数据分别赋值到 扩展图像矩阵第1至t行,将扩展图像矩阵第M至t+M行数据分别赋值到扩展图像矩阵第 2t+M至t+M+1行,将扩展图像矩阵第2t+l至t+1列数据分别赋值到扩展图像矩阵第1至 t列,将扩展图像矩阵第N至t+N列数据分别赋值到扩展图像矩阵第2t+N至t+N+1列,得 到扩展仿真红外弱小目标图像背景,其中,M表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的行 数,N表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的列数,t表示仿真高斯模型红外弱小目标 图像背景扩展的宽度,〇〈1:〈1]1;[11(|/[/4,1'1/4),1]1;[11(>)表示最小值操作。
[0099] 本发明的实施例中,将仿真高斯模型红外弱小目标图像背景赋值到扩展图像矩阵 的第11行至266行,第11列至266列的范围内,将扩展图像矩阵第21至11行数据分别赋 值到扩展图像矩阵第1至10行,将扩展图像矩阵第256至266行数据分别赋值到扩展图像 矩阵第276至267行,将扩展图像矩阵第21至11列数据分别赋值到扩展图像矩阵第1至 10列,将扩展图像矩阵第256至266列数据分别赋值到扩展图像矩阵第276至267列,得到 大小为276X276的扩展仿真高斯模型红外弱小目标图像背景。
[0100] 步骤4,创建高斯模型红外弱小目标模型。
[0101] 第1步,设置高斯模型红外弱小目标信噪比D,D在0 <D彡20范围内取整数值。
[0102] 本发明的实施例中,设置高斯模型红外弱小目标信噪比为6。
[0103] 第2步,按照下式,计算高斯模型红外弱小目标像素灰度峰值:
[0104] s=DX〇+y
[0105] 其中,s表示高斯模型红外弱小目标像素灰度峰值,D表示所设定的高斯模型红外 弱小目标信噪比,〇表示以高斯模型红外弱小目标型心为中心局部邻域内所有像素的标准 差,y表示以高斯模型红外弱小目标型心为中心局部邻域内所有像素的均值。
[0106] 本发明的实施例中,以高斯模型红外弱小目标型心为中心的局部邻域大小为 9X9,包括81个像素,〇表示以高斯模型红外弱小目标型心为中心的9X9范围内所有像 素的标准差,y表示以高斯模型红外弱小目标型心为中心的9X9范围内所有像素的均值。
[0107] 第3步,将高斯模型红外弱小目标的大小设置为mXm像素,其中,m在0 <m彡10 范围内取整数值。
[0108] 本发明的实施例中,将高斯模型红外弱小目标的大小设置为3X3像素。
[0109] 第4步,产生大小为mXm,均值为0,标准差为〇的二维高斯正态矩阵,m在0 <m< 10范围内取整数值,〇表示以高斯模型红外弱小目标型心为中心局部邻域内所有 像素的标准差。
[0110] 第5步,对产生的二维高斯正态矩阵进行归一化操作。
[0111] 第6步,计算高斯模型红外弱小目标像素灰度峰值S与以高斯模型红外弱小目标 型心为中心局部邻域内所有像素的标准差y的差值。
[0112] 第7步,按照下式,计算高斯模型红外弱小目标的灰度矩阵:
[0113] Hi=GXH+y
[0114] 其中,氏表示高斯模型红外弱小目标的灰度矩阵,G表示高斯模型红外弱小目标像 素灰度峰值S与以高斯模型红外弱小目标型心为中心局部邻域内所有像素的标准差y的 差值,H表示对产生的二维高斯正态矩阵进行归一化操作后的到的归一化矩阵,y表示以 高斯模型红外弱小目标型心为中心局部邻域内所有像素的均值。
[0115] 步骤5,设置高斯模型红外弱小目标航迹。
[0116] 第1步,将高斯模型红外弱小目标运动速度设置为AX像素/帧,其中,AX在 0〈AX〈10范围内取值。
[0117] 本发明的实施例中,高斯模型红外弱小目标图像序列中相邻两帧间高斯模型红外 弱小目标横坐标的差值,将高斯模型红外弱小目标运动速度设置为1像素/帧。
[0118] 第2步,将第i帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景左上角顶点的像素点作为 原点,水平向右方向作为x轴,垂直向下方向作为y轴,建立第i帧仿真高斯模型红外弱小 目标图像背景航迹坐标系。
[0119] 第3步,判断仿真高斯模型红外弱小目标图像背景帧数是否为1,如果是,执行步 骤5中第4步;否则,执行步骤5中第5步。
[0120] 第4步,将高斯模型红外弱小目标在第1帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景 航迹坐标系中的横坐标值设置为 Xl,〇 < Xl<N,N表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背 景的列数,按照下式,建立第1帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型:
[0121] y!=ax!+b
[0122] 其中,yi表示高斯模型红外弱小目标在第1帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背 景航迹坐标系中的纵坐标值,〇 < yi<M,M表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的行 数,Xl表示高斯模型红外弱小目标在第1帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹坐标 系中的横坐标值,〇 < Xl<N,N表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的列数,a表示 仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型的斜率,b表示仿真高斯模型红外弱 小目标图像背景航迹的直线模型的截距,a和b的取值范围为:0 <aXl+b<M,M表示仿真 高斯模型红外弱小目标图像背景的行数。
[0123] 本发明的实施例中,将高斯模型红外弱小目标在第1帧仿真高斯模型红外弱小目 标图像背景航迹坐标系中的横坐标值设置为30,仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航 迹的直线模型的斜率为1,仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型的截距为 10,第1帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型为7:=Xl+l〇,高斯模型 红外弱小目标在第1帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的坐标为(30, 40),步骤5中第4步结束后执行步骤6。
[0124] 第5步,按照下式,建立除第1帧以外的仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹 的直线模型:
[0125]
[0126] 其中,Xl表示高斯模型红外弱小目标在第i帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背 景航迹坐标系中的横坐标值,〇 < Xl<N,N表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的列 数,Xll表示高斯模型红外弱小目标在第(i-1)帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航 迹坐标系中的横坐标值,〇 <XlN,N表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的列数, Ax表示高斯模型红外弱小目标运动速度,AX在〇〈Ax〈l〇范围内取值,yi表示高斯模型 红外弱小目标在第i帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的纵坐标值,0 <yi彡M,M表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的行数,a表示高斯模型红外弱小目 标航迹的直线模型的斜率,b表示高斯模型红外弱小目标航迹的直线模型的截距,a和b的 取值范围为:〇 <aXl+b<M。
[0127] 本发明的实施例中,仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型的斜 率为1,仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型的截距为10,除第1帧以外的 仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹的直线模型:
[0128]
[0129] 高斯模型红外弱小目标在第i帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹坐标 系中的坐标为(Xi,7i),如图3所示为本发明仿真高斯模型红外弱小目标的航迹示意图。
[0130] 步骤6,合成仿真高斯模型红外弱小目标图像。
[0131] 第1步,按照下式,设置仿真高斯模型红外弱小目标图像序列总帧数:
[0132] 0 <L<min((N-X) /AX,R)
[0133] 其中,L表示仿真高斯模型红外弱小目标图像序列总帧数,min( ?)表示最小值操 作,N表示仿真高斯模型红外弱小目标图像背景的列数,Xl表示高斯模型红外弱小目标在仿 真高斯模型红外弱小目标图像序列第1帧中的横坐标值,Ax表示高斯模型红外弱小目标 运动速度,Ax在〇〈Ax〈l〇范围内取值,R表示原始红外图像背景序列总帧数。
[0134] 本发明的实施例中,设置仿真高斯模型红外弱小目标图像序列总帧数L为226。
[0135] 第2步,将步骤(4g)中高斯模型红外弱小目标的灰度矩阵赋值给mXm像素块内 像素,mXm像素块是以(Xl,yi)为高斯模型红外弱小目标型心的像素块,m在0<m< 10范 围内取整数值,得到仿真高斯模型红外弱小目标图像,Xl表示高斯模型红外弱小目标在第i 帧仿真高斯模型红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的横坐标值,〇 < Xl<N,N表示仿真 高斯模型红外弱小目标图像背景的列数,yi表示高斯模型红外弱小目标在第i帧仿真高斯 模型红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的纵坐标值,0 < yi<M,M表示仿真高斯模型红 外弱小目标图像背景的行数。
[0136] 本发明的实施例中,将步骤4第7步中高斯模型红外弱小目标的灰度矩阵赋值给 3X3像素块内像素,3X3像素块是以(Xl,yi)为高斯模型红外弱小目标型心的像素块。第 50帧仿真高斯模型红外弱小目标图像中高斯模型红外弱小目标型心坐标为(79,89)。
[0137] 图4为本发明第50帧高斯模型红外弱小目标图像中以(79,89)为中心的9X9大 小邻域示意图,以高斯模型红外弱小目标型心为中心的3X3大小范围内9个像素的灰度值 服从高斯正态分布。从图4可以看出,高斯模型红外弱小目标为高斯模型。
[0138] 图5为本发明第50帧仿真高斯模型红外弱小目标图像示意图,从图5中可以看 出,本
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