基于能量积累的红外探测目标识别方法研究

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红外热成像技术是研究红外辐射、传输、转换、探测及应用的一种高新技术,它在军事、医学治疗、侦探等领域具有重要作用:目前在地震、火灾,以及爆炸、矿井坍塌、滑坡等各种灾后搜索、救援、跟踪等工作中也扮演着越来越重要的角色。在灾害现场,红外搜索系统能探测到是否存在幸存者,从而挽救生命。他们的工作目标就是把人体目标从复杂的背景中识别出来。应用于灾后救援的红外热成像仪具有体积小、携带方便、坚固等特点,而其目标识别完全靠救援者的眼睛去完成。红外图像存在对比度低、视觉效果模糊、层次感差、边缘模糊,纹理细节几乎不可见等特点。尤其在救援现场存在两种情况,其一是环境恶劣,存在浓烟、大雾、背景噪声大等特点,所得到的图像模糊、分辨率低、对比度低、信噪比低,图像质量差;其二是我们所探测到的目标只是人体的局部,其他部位被掩埋或遮挡,所得到的图像是人体的局部图像。上述实际情况都给我们的识别、搜救带来一定的难度。针对上述实际问题,本文提出基于图像配准的能量积累算法,通过对目标进行不同角度、方位的探测,对所得的多帧图像进行能量积累,提高目标红外图像的对比度、信噪比,增强目标图像的可识别能力。其核心思想是通过精确配准,确保目标能量累加到同一像素点上。为提高配准精度,本文使用基于特征点的配准方法,首先通过小波多尺度分析进行边缘检测,再用Harris算子提取边缘特征点,并利用相关函数确定同名特征点对;其次用仿射变换对基准图像和待配准图像进行配准,求取配准系数,用最小二乘法拟合来求出一个最佳解,更准确的获得变换关系,再对待配准图像进行重采样,提高配准精度;最后将配准后的图像进行能量积累,对不同角度探测到的同一目标红外图像进行累加,积累目标能量、抑制背景噪声、提高了红外图像信噪比和对比度。最后本文对该算法进行了实验仿真,模拟灾害现场不同角度所探测到的人体红外模糊图像、局部图像,将实验分成全人红外图像、全人模糊红外图像、仅能看到头部的红外图像和仅能看到手脚的红外图像这四个部分,分别对其进行实验与仿真分析。仿真分析评价结果及相关数据证实了该算法能够较好的改善红外图像的质量,提高探测、识别能力。
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