一种基于最大值-时间索引联合的运动点目标检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理技术领域，具体设及一种基于最大值-时间索引联合的运动 点目标检测方法。
【背景技术】
[0002] 运动点目标的检测、识别与跟踪技术是序列视频图像运动目标识别的重要内容之 一，W往对序列图像跟踪系统的研究主要集中在近距离、大目标、强信噪比的情况下。而此 种条件下的大目标含有较丰富的纹理及轮廓信息，对它的检测可W选取多种特征，在单帖 基础上进行目标的检测与识别。
[0003] 点运动目标由于成像距离较远，目标在光电探测器上成像仅为几个甚至一个像素 的成像面积，在系统中表现为弱点状，且缺乏形状和结构信息；目标相对于背景灰度较弱， 信噪比很低，单从灰度来看难W同噪声区分开来，必须结合目标在通过传感器成像的图像 序列中包含的运动信息来处理。分析时除了灰度和运动信息可利用外，其它可供分割和检 测算法利用的信息很少，一般基于目标结构的运动目标检测及跟踪方法无法使用。概括来 说对于序列图像中的微弱点状运动目标的检测和跟踪其难点主要在于：
[0004] (1)目标图像呈点状，目标支持域尺寸趋于点，无形状尺寸纹理等信息可W利用。
[0005] (2)图像运动点目标的亮度与其邻域背景的对比度较低。
[0006] (3)点图像目标在其邻域内信噪杂波比很低，对全范围内整个图像域的信噪杂波 比就更低。
[0007] (4)目标随机出现必须在整个时空域内进行捜索。
[000引 （5)目标运动规律无定式使目标图像的捜索检测变得更困难。
[0009] 做在目标跟踪过程中，由于目标信噪比较低，常常导致算法检测出多个虚假目标 从而影响跟踪滤波器的性能。
[0010] 目前，图像序列中运动点目标的检测方法主要可W分为先检测后跟踪W及先跟踪 后检测两类方法。先检测后跟踪的探测方法先进行空间滤波预处理，对单帖图像实现目标 增强和背景抑制，提高图像的信噪比，再在此基础上用口限检测的方法进行目标的检测，然 后在分割后的图像序列中根据目标的运动轨迹的连续性，通过数据融合、多帖确认，检测跟 踪可能的目标轨迹，即"单帖检测和多帖确认"策略。主要包括；（1)变换域检测一小波变 换，化rvlet变换等；(2)基于背景估计和抑制的方法一中值滤波器、最小均方滤波、高通滤 波、空间匹配滤波、最大均值滤波W及它们的一些改进组合形式和自适应背景估计；（3)形 态学滤波一膨胀，腐蚀，Top-Hat变换等。
[0011] 先跟踪后检测算法对单帖图像中有无目标不进行判断，而是先对多帖图像数据中 较多的可能轨迹同时进行跟踪，采用某种判据对每条轨迹的真实性作出软判断，逐步剔除 由噪声构成的虚假轨迹，维持真实轨迹。当软判断超过某一口限时，就作出该轨迹为目标轨 迹的硬判断，避免了因信噪比低而造成的轨迹漏检，提高了检测概率。
[0012] 先跟踪后检测方法包括基于动态规划的方法、基于极大似然的方法、基于投影变 换的方法、=维匹配滤波法、多级假设检验方法，w及高阶相关，粒子滤波等算法。
[0013] 先检测后跟踪算法依靠单帖图像检测目标，在目标信噪比较低时，目标检测率会 减低。而先跟踪后检测方法可W充分利用多帖图像增强运动点目标信息，从而提高目标检 测率。但是常用的先跟踪后检测方法存在需要运动点目标先验信息（速度，方向等）或者 算法复杂，计算量大，不利用实时检测等缺点。
【发明内容】
[0014] 针对现有技术所存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于最大值-时间索引联合 的运动点目标检测方法，该方法能有效检测序列图像中离散点状目标的运动轨迹，无需目 标的先验信息，计算量小，实时性强。
[0015] 本发明的具体技术方案是：
[0016] 一种基于最大值-时间索引联合的运动点目标检测方法，其特征在于，包括W下 步骤：
[0017] 1)获取最大灰度值投影图像W及时间索引帖图像；
[0018] 1. 1)选取图像大小为MXN的K帖序列图像作为数据样本f(i，j，k);所述数据样 本为相互独立的高斯随机变量，并且噪声为高斯白噪声；
[0019] 1.2)通过数据样本，获取最大灰度值投影图像z(i，j)，其表达式如下：
[0020] z(i, j) = max[f (i, j, 1), f (i, j, 2), . . . , f (i, j,K)]
[0021] 其中 i = j =
[0022] 1.3)获取时间索引帖图像表示为maxposi(i，j);所述时间索引帖图像为记录最 大灰度值投影图像的每个像元位置产生最大灰度值时每个像元对应的时间信息；
[0023] 2)对时间索引帖图像进行噪声滤除处理；
[0024] 3)对时间索引帖图像中的运动点目标进行检测；
[0025] 3. 1)初次获取候选轨迹；
[0026] 3. 1. 1)在时间索引帖图像中选取第L帖的连通域作为候选目标；设候选目标为 Pl;其中，1《L《K
[0027] 3. 1. 2) W候选目标町开始捜索；捜索半径为R，R为运动目标最大运动速度阔值； 在捜索范围内找到候选目标点Ph和P W后，计算i\-Ph和P 町两个矢量的内积，设两矢 量Pl-Pl-1和Pl+1-Pl的模分别为Dl-il和Dlw，两矢量之间的夹角为0 ;
[002引若两个矢量的模满足I Dl_il-Dlw I《Dth，并且I cos 0 -11《0化，则判断Pl-i、Pl、Pl+i 为候选轨迹，否则判定为伪轨迹；所述候选轨迹为直线轨迹；
[0029] 其中，Dth表示为矢量长度差阔值，取值范围为1?3个像元；0 th为两矢量之间夹 角的阔值，取值范围为0?0. 1 ;
[0030] 3. 2)二次获取候选轨迹；
[0031] 3.2. 1)根据步骤3. 1.2)得到的候选轨迹，获取候选轨迹的方向W及运动目标的 速度估计值V，其中；V =值町w)/2 ;
[0032] 3. 2. 2)沿候选轨迹方向进行向前和向后捜索，分别建立向前捜索跟踪窗口和向后 捜索跟踪窗口；
[0033] 3. 2. 3)将向前捜索跟踪窗口内的候选目标点町_2与步骤3. 1)中的候选目标进行 矢量内积的计算，设两矢量Ph