本技术公开了一种基于超图的红外弱小目标检测方法及装置。包括:1)将待检测图像序列构造为一个三维时空张量;2)建立低秩稀疏张量分解模型;3)设计基于Laplace的张量核范数;4)设计超图拉普拉斯正则化项;5)建立基于超图正则化项的时空张量分解模型;6)利用基于ADMM的算法,求解步骤5)中所建立的模型,得到目标检测结果张量;(7)将得到目标检测结果张量转化为目标检测结果序列,作为红外弱小目标检测结果,实现红外弱小目标检测。本发明的基于超图的红外弱小目标检测方法,能有效提升红外弱小目标的检测性能。
背景技术
热红外成像具有全天时、强穿透、热敏感、强隐蔽性等特性,已被广泛应用于军事侦察、海上搜救、光伏电站运维等领域。由于远距离成像,目标成像面积小、信号强度弱,在红外序列影像中以弱小目标的形式存在。同时,红外图像复杂的背景往往会夹杂着各种干扰,如密集云层、海洋杂波等。此外,红外弱小目标检测作为红外搜索与跟踪系统的核心技术之一,这对提高检测精度,优化运算效率提出了要求,以满足实际应用的需求。因此,亟需研究红外序列影像的弱小目标检测方法,对保障国防安全和公共安全具有重要的价值和意义。
当前,红外弱小目标检测技术已经成为学术界和工业界的研究热点,其方法体系主要分为以下几类:基于背景滤波、基于局部对比度度量、基于机器学习、基于深度学习以及基于成分分析的检测方法。基于背景滤波的方法通过滤波技术来抑制背景信息,从而突出目标信号;然而,由于背景模型难以准确描述复杂场景下的背景特性,该方法在背景快速变化或复杂杂波环境中表现不佳,限制了其实用性。基于局部对比度度量的方法主要依赖于目标与背景在局部区域内的特性差异,如梯度、纹理等;尽管在某些静态场景中具有较好的检测效果,但它对复杂背景和噪声杂波的敏感性较高,易受环境条件的影响,难以在多变场景中保持鲁棒性。基于机器学习的方法通过构建分类器来区分目标与背景,通常依赖于手工设计的特征;然而,特征设计的质量直接决定了检测性能,同时,算法对训练样本的依赖性较高,在未见场景中鲁棒性较差。基于深度学习的方法能够自主提取多层次的特征,从而提升检测精度;然而,该方法通常需要大量标注数据,且计算复杂度较高,在资源受限的场景中难以实时应用。基于成分分析的方法通过分解图像中的各个成分以分离目标和背景,其性能高度依赖于对每个成分本征特性的准确建模;在处理噪声和复杂背景方面,该方法表现出一定优势,但其计算复杂性和对模型的依赖性也对实际应用提出了挑战。
因此,开发具有更高鲁棒性、实时性和泛化能力的红外弱小目标检测方法依然是该领域的重要研究方向。
实现思路