(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210015587.8 (22)申请日 2022.01.07 (71)申请人 中国空间技 术研究院 地址 100094 北京市海淀区友谊路104 号院 (72)发明人 鹿明　李峰　鲁啸天　辛蕾　杨雪　 张南　赵纪金　 (74)专利代理 机构 北京谨诚君睿知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11538 代理人 延慧　武丽荣 (51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/44(2022.01)G06V 10/774(2022.01) (54)发明名称 一种天基红外暗弱小运动目标检测方法 (57)摘要 本发明涉及天基遥感数据处理技术领域的 一种天基红外暗弱小运动目标检测方法,包括： S1.对红外遥感数据进行预处理， 增加目标与背 景的对比度， 形成红外影像序列； S3.利用目标的 时间域特征， 提取目标的运动区域； S5.基于 Tophat背景建模法， 在空间域识别并提取潜在目 标点； S7.对目标在时间域和空间域上的特征进 行联合处理， 实现目标识别。 通过本发明的方法， 有效抑制了传统方法目标检测的虚警率， 并提升 对运动的暗弱小目标的检测效果。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114373130 A 2022.04.19 CN 114373130 A 1.一种天基红外暗弱小运动目标检测方法， 包括： S1.对红外 遥感数据进行 预处理， 增加目标与背景的对比度， 形成红外影 像序列； S3.利用所述目标的时间域特 征， 提取所述目标的运动区域； S5.基于Tophat背景建模法， 在空间域识别并提取潜在目标点； S7.对所述目标在时间域和空间域上的特 征进行联合处理， 实现所述目标的识别。 2.根据权利要求1所述的目标检测方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1包括： S11.确定红外影像中ROI框的区域范围， 利用ROI数据逐帧对 红外影像的目标 区域进行 裁切； S12.对裁切的影 像数据， 逐帧按空间范围叠加到一 起， 形成红外影 像序列； S13.将所述红外影像按序列读取到一个三维矩阵， 形成包含空间域和时间域信息的数 据集合。 3.根据权利要求1所述的目标检测方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3包括： S31.对所述红外影 像序列的数据在时间域上进行平 滑， 去除异常值； S32.在时间域平滑的基础上， 进行时域廓线 处理， 分析时间序列上像元的均值、 方差和 度量参数； S33.根据 所述目标与背景像元之间的动态变化规律， 构建所述目标在时间域上的关键 特征并拟合； S34.基于所述关键特征拟合特征点来生成拟合曲线， 提取所述目标的运动参数并进行 阈值化处理， 获得所述目标的运动区域图。 4.根据权利要求3所述的目标检测方法， 其特征在于， 在所述步骤S32中， 所述均值的计 算公式为： 所述方差的计算公式为： 所述度量 参数的计算公式为： 其中， T(i)表示在第i帧红外影像上目标的灰度值； N表示红外影像序列的数量； μ表示 该像元在时间序列的均值； σ2表示该像元在时间序列的方差； max()表示最大值函数； η表示 目标在时域特 征的度量 参数。 5.根据权利要求3所述的目标检测方法， 其特 征在于， 所述 步骤S33包括： S331.在时间域上， 利用最大值 函数， 提取潜在目标点； S332.根据所述潜在目标点处于时间序列帧的不同阶段， 提取并构建对应的时域特 征。 6.根据权利要求5所述的目标检测方法， 其特征在于， 所述步骤S332包括： 当所述潜在 目标点出现的时刻在时间序列帧的后端时， 采用对称生成的方法， 得到完整的特征变化 曲 线； 当所述潜在目标点出现在时间序列帧的初期， 采用对称生成的方法， 得到完整的特征变权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114373130 A 2化曲线； 当所述潜在目标点处于时间序列帧的其 他阶段时， 直接提取 特征。 7.根据权利要求3所述的目标检测方法， 其特征在于， 在所述步骤S34中， 所述拟合曲线 为： y＝ax2+bx+c 其中， a是二次多项式系数， 表示目标的运动速度特征， 是目标区别于背景的主要运动 参数； b是一次多 项式系数； c代 表常数项。 8.根据权利要求1所述的目标检测方法， 其特 征在于， 所述 步骤S5包括： S51.对所述目标的形态特 征构建Tophat内核结构， 准确识别所述目标； S52.利用构建的所述Tophat内核结构， 对原始图像进行Tophat变换， 获得Tophat图像 背景模型； S53.用所述原始图像减去所述Tophat图像背景模型， 生成残差图像， 并通过设置阈值， 获得空间域的潜在目标。 9.根据权利要求8所述的目标检测方法， 其特征在于， 所述步骤S52中的所述Tophat变 换包括： 先对 所述原始图像进 行膨胀操作， 然后进 行腐蚀， 从而得到所述Tophat图像背 景模 型。 10.根据权利要求1所述的目标检测方法， 其特 征在于， 所述 步骤S7包括： S71.将所述目标的运动区域和所述潜在目标点相叠加， 滤除噪声点引起的虚警； S72.对所述目标的光谱特征进行分析， 并对矢像元的亮度设置阈值， 滤除矢像元噪声 点； S73.通过空间邻域特 征分析去除虚假目标点， 获得红外影 像的运动目标； S74.将所述红外影像序列逐帧执行运动目标检测， 将检测结果进行多帧关联， 并采用 卡尔曼(Kalman)滤波跟踪算法， 对所述 运动目标进行定位和跟踪， 获得最终的提取 结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114373130 A 3