μ表示以红外 弱小目标型心为中心的9X9范围内所有像素的均值。
[0074] 第3步，将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。
[0075] 本发明的实施中，将红外弱小目标的大小设置为3X3像素。
[0076] 步骤5,设置红外弱小目标航迹。
[0077] 第1步，将红外弱小目标运动速度设置为Δ X像素/帧，其中，Δ X在〇〈 Δ χ〈1〇范 围内取值。
[0078] 本发明的实施中，红外弱小目标图像序列中相邻两帧间红外弱小目标横坐标的差 值，将红外弱小目标运动速度设置为1像素/帧。
[0079] 第2步，将第i帧仿真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帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐 标系。
[0080] 第3步，判断仿真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。
[0081] 第4步，将红外弱小目标在第1帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的横 坐标值设置为X 1, 〇 < X1S N，N表示仿真红外弱小目标图像背景的列数，按照下式，建立第 1帧仿真红外弱小目标图像背景航迹的直线模型：
[0082] Y1= ax !+b
[0083] 其中，71表示红外弱小目标在第1帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的 纵坐标值，〇 < M，M表示仿真红外弱小目标图像背景的行数，X 1表示红外弱小目标在第 1帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的横坐标值，〇 < X1S N，N表示仿真红外弱 小目标图像背景的列数，a表示仿真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表示仿真红外弱小目标图像背景的行数，本发明的实施中，将红外弱小目标在第1帧仿真 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,仿真红外弱小目标图像背景航 迹的直线模型的斜率为1，仿真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 仿真红外弱小目标图像背景航迹的直线模型为 yi= X i+ΙΟ,红外弱小目标在第1帧仿真红 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。
[0084] 第5步，按照下式，建立除第1帧以外的仿真红外弱小目标图像背景航迹的直线模 型：
[0085]
[0086] 其中，^表示红外弱小目标在第i帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的 横坐标值，〇 < X1S N，N表示仿真红外弱小目标图像背景的列数，X i i表示红外弱小目标在 第（i-Ι)帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的横坐标值，〇 < X1 N，N表示仿真 红外弱小目标图像背景的列数，ΔΧ表示红外弱小目标运动速度，ΔΧ在〇〈Δχ〈1〇范围内取 值，71表示红外弱小目标在第i帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的纵坐标值，〇 < Y1彡M，M表示仿真红外弱小目标图像背景的行数，a表示红外弱小目标航迹的直线模型 的斜率，b表示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：0 < aXl+b彡M， 本发明的实施中，仿真红外弱小目标图像背景航迹的直线模型的斜率为1，仿真红外弱小 目标图像背景航迹的直线模型的截距为10,除第1帧以外的仿真红外弱小目标图像背景航 迹的直线模型：
[0087]
[0088] 红外弱小目标在第i帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的坐标为（Xl， Y1)，如图3所示为本发明仿真红外弱小目标的航迹示意图。
[0089] 步骤6,合成仿真红外弱小目标图像。
[0090] 第1步，按照下式，设置仿真红外弱小目标图像序列总帧数：
[0091] 0 < L ^ min ((N-X1) / Δ χ, R)
[0092] 其中，L表示仿真红外弱小目标图像序列总帧数，min( ·)表示最小值操作，N表示 仿真红外弱小目标图像背景的列数，^表示红外弱小目标在仿真红外弱小目标图像序列第 1帧中的横坐标值，Δχ表示红外弱小目标运动速度，Δχ在0〈Δχ〈10范围内取值，R表示 原始红外图像背景序列总帧数。
[0093] 本发明的实施中，设置仿真红外弱小目标图像序列总帧数L为226。
[0094] 第2步，将步骤（4b)中红外弱小目标像素灰度值s赋值给mXm像素块内像素， mXm像素块是以（Xyyi)为红外弱小目标型心的像素块，m在0 < m彡10范围内取整数值， 得到仿真红外弱小目标图像，^表示红外弱小目标在第i帧仿真红外弱小目标图像背景航 迹坐标系中的横坐标值，〇 < X1S N，N表示仿真红外弱小目标图像背景的列数，71表示红外 弱小目标在第i帧仿真红外弱小目标图像背景航迹坐标系中的纵坐标值，〇 < M，M表 示仿真红外弱小目标图像背景的行数。
[0095] 本发明的实施中，将步骤（4b)中红外弱小目标像素灰度值s赋值给3X3像素块 内像素，3X3像素块是以（Xpy 1)为红外弱小目标型心的像素块。第50帧仿真红外弱小目 标图像中红外弱小目标型心坐标为（79,89)。
[0096] 图4为本发明第50帧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个像素的灰度值都为s。从图4可 以看出，红外弱小目标为均值模型。
[0097] 图5为本发明第50帧仿真红外弱小目标图像示意图，从图5中可以看出，本发明 在图3的基础上仿真嵌入了红外弱小目标生成仿真红外弱小目标图像。
[0098] 步骤7,对仿真红外弱小目标图像背景帧数i进行累加1操作。
[0099] 步骤8,判断累加1后仿真红外弱小目标图像背景帧数是否等于仿真红外弱小目 标图像序列总帧数（L+1)，如果是，执行步骤9 ;否则，执行步骤2。
[0100] 步骤9,输出仿真红外弱小目标图像序列。
[0101] 仿真红外弱小目标图像序列总帧数为226,每帧仿真红外弱小目标图像大小为 256X256。
[0102] 下面结合仿真实验对本发明的效果做进一步的描述。
[0103] 1.仿真条件：
[0104] 本发明仿真实验的运行系统为Intel (R) Core (TM) i3-413003. 20GHz，32位 Windows操作系统，仿真软件采用MATLAB R2012a软件。
[0105] 2、实验内容：
[0106] 为验证基于均值模型的红外弱小目标图像序列仿真方法的有效性，选取原始红外 图像背景序列总帧数为226帧的原始红外图像背景，进行仿真实验。
[0107] 如图3所示，原始红外图像背景大小为480X625像素，在原始红外图像背景的第 150行和第150列向原始红外图像背景右下方截取256X256像素的仿真红外弱小目标图 像背景，红外弱小目标大小设置为3X3像素；红外弱小目标水平运动速度设置为1像素/ 帧，红外弱小目标信噪比设置为6 ;红外弱小目标运动水平起始点设置为30,红外弱小目标 的航迹为直线模型。如图5所示为仿真红外弱小目标图像。
[0108] 比较图3和图5,可见本发明有效实现了红外弱小目标图像的生成仿真，为后续研 究红外弱小目标的检测与跟踪算法提供了大量可测试红外弱小目标图像序列。
[0109] 综上所述，本发明提出的方法生成的红外弱小目标图像序列具有更接近于真实红 外场景、红外弱小目标参数可控制等优点。因此具有广泛的工程应用价值。
【主权项】
1. 一种基于均值模型的红外弱小目标图像序列仿真方法，包括如下步骤： (1) 采集红外图像背