的直線模型： Y1= ax j+b 其中，71表示紅外弱小目標(biāo)在第1幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系中的縱坐 標(biāo)值，〇 < M，M表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)，X 1表示紅外弱小目標(biāo)在第1幀 仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)值，0 < Xl< N，N表示仿真紅外弱小目 標(biāo)圖像背景的列數(shù)，a表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡的直線模型的斜率，b表示仿真 紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡的直線模型的截距，a和b的取值范圍為：0 < aXl+b < M，M表 示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)； (5e)按照下式，建立除第1幀以外的仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡的直線模型：其中，^表示紅外弱小目標(biāo)在第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系中的橫坐 標(biāo)值，〇 < Xl< N，N表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)，X i i表示紅外弱小目標(biāo)在第 (i-1)幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)值，〇 < X1 N，N表示仿真紅 外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)，Ax表示紅外弱小目標(biāo)運動速度，ΔΧ在〇〈Δχ〈1〇范圍內(nèi)取 值，71表示紅外弱小目標(biāo)在第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)值，〇 < Y1彡M，M表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)，a表示紅外弱小目標(biāo)航跡的直線模型 的斜率，b表示紅外弱小目標(biāo)航跡的直線模型的截距，a和b的取值范圍為：0 < aXl+b彡M ; (6) 合成仿真紅外弱小目標(biāo)圖像： (6a)按照下式，設(shè)置仿真紅外弱小目標(biāo)圖像序列總幀數(shù)： O < L < min ((N-X1) / Δ X，R) 其中，L表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像序列總幀數(shù)，min (·)表示最小值操作，N表示仿真 紅外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)，^表示紅外弱小目標(biāo)在仿真紅外弱小目標(biāo)圖像序列第1幀 中的橫坐標(biāo)值，Δχ表示紅外弱小目標(biāo)運動速度，Δχ在〇〈Δχ〈1〇范圍內(nèi)取值，R表示原始 紅外圖像背景序列總幀數(shù)； (6b)將步驟（4b)中紅外弱小目標(biāo)像素灰度值s賦值給mXm像素塊內(nèi)像素，mXm像素 塊是以（Xpy1)為紅外弱小目標(biāo)型心的像素塊，m在0<m彡10范圍內(nèi)取整數(shù)值，得到仿真 紅外弱小目標(biāo)圖像，^表示紅外弱小目標(biāo)在第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系 中的橫坐標(biāo)值，0 < Xl< N，N表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)，y廣示紅外弱小目 標(biāo)在第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景航跡坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)值，0 < yi< M，M表示仿真 紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)； 其特征在于，還包括以下具體步驟： (7) 創(chuàng)建紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像矩陣： (7a)創(chuàng)建大小為MXN的紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像矩陣P，M表示仿真紅 外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)，N表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)； (7b)將第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像行數(shù)j賦值為1，I < j < M，M表示仿真紅外弱 小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)； (8) 設(shè)置紅外掃描相機抖動參數(shù)： (8a)設(shè)置紅外掃描相機抖動參數(shù)中的均值為μ，0< μ < 2 ; (8b)設(shè)置紅外掃描相機抖動參數(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)差為σ，〇. 5<3σ <2; (9) 生成抖動偏移量： 生成服從均值為μ，標(biāo)準(zhǔn)差為σ的正態(tài)分布函數(shù)的第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j 行的抖動偏移量hj; (10) 按照下式，計算第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像行數(shù)： Q j= j+h j 其中，Qj表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像行數(shù)，j表示第i幀仿真 紅外弱小目標(biāo)圖像行數(shù)，h,表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動偏移量； (11) 計算抖動后成像信號： (lla) 判斷第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動偏移量卜是否大于0,若是，執(zhí)行 步驟（Ilb);否則，執(zhí)行步驟（lie); (llb) 按照下式，計算第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像信號： Pj= Vkx (l-z)+Vk+1Xz 其中，P,表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像信號，Vk表示第i幀仿 真紅外弱小目標(biāo)圖像第k行成像信號，k表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后 成像行數(shù)Q,的整數(shù)部分，z表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像行數(shù)Q的 小數(shù)部分，V k+1表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第（k+Ι)行成像信號； (lie)按照下式，計算第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像信號： P.j=VkX(l-z)+VklXz 其中，P,表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像信號，Vk表示第i幀仿 真紅外弱小目標(biāo)圖像第k行成像信號，k表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后 成像行數(shù)Q,的整數(shù)部分，Z表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像行數(shù)Q的 小數(shù)部分，V k i表示第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第（k-Ι)行成像信號； (12) 將第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像第j行抖動后成像信號P,賦值給紅外掃描相機 抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像矩陣P第j行； (13) 對第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像行數(shù)j進(jìn)行累加1操作； (14) 判斷第i幀仿真紅外弱小目標(biāo)圖像行數(shù)j是否等于M+1，若是，執(zhí)行步驟（15);否 貝1J，執(zhí)行步驟（9);其中，M表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)； (15) 存儲紅外掃描相機抖動的仿真紅外弱小目標(biāo)圖像矩陣P ; (16) 對仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景幀數(shù)i進(jìn)行累加1操作； (17) 判斷累加1后仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景幀數(shù)是否等于仿真紅外弱小目標(biāo)圖像 序列總幀數(shù)（L+1)，如果是，執(zhí)行步驟（18);否則，執(zhí)行步驟（2); (18) 輸出紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像序列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像序列仿真方法，其特 征在于，步驟（2b)中所述的第i幀原始紅外圖像背景裁剪的起始行和起始列的取值范圍 是，第i幀原始紅外圖像背景裁剪的起始行大于〇小于原始紅外圖像背景的行數(shù)，第i幀原 始紅外圖像背景裁剪的起始列大于0小于原始紅外圖像背景的列數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像序列仿真方法，其特 征在于，步驟（3)中所述的仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景邊緣鏡像擴展的具體步驟如下： 第1步，將鏡像擴展圖像矩陣初始化為（M+2t) X (N+2t)，得到擴展圖像矩陣，其中，t表 示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景擴展的寬度，M表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)，N表 示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)，〇〈t〈min(M/4, N/4)，min( ·)表示最小值操作； 第2步，將仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景賦值到擴展圖像矩陣的第t+Ι行至t+M行， 第t+Ι列至t+N列的范圍內(nèi)，將擴展圖像矩陣第2t+l至t+Ι行數(shù)據(jù)分別賦值到擴展圖像 矩陣第1至t行，將擴展圖像矩陣第M至t+M行數(shù)據(jù)分別賦值到擴展圖像矩陣第2t+M至 t+Μ+Ι行，將擴展圖像矩陣第2t+l至t+Ι列數(shù)據(jù)分別賦值到擴展圖像矩陣第1至t列， 將擴展圖像矩陣第N至t+N列數(shù)據(jù)分別賦值到擴展圖像矩陣第2t+N至t+N+1列，得到 擴展仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景，其中，M表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的行數(shù)，N表 示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景的列數(shù)，t表示仿真紅外弱小目標(biāo)圖像背景擴展的寬度， 0〈t〈min (M/4, N/4)，min ( ·)表示最小值操作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像序列仿真方法，其特 征在于，步驟（5a)中所述的紅外弱小目標(biāo)運動速度是指，仿真紅外弱小目標(biāo)圖像相鄰兩幀 間紅外弱小目標(biāo)橫坐標(biāo)的差值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像序列仿真方法，主要用來生成大量測試紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像場景。其方法實現(xiàn)包括：采集圖像背景并仿真目標(biāo)圖像背景，創(chuàng)建目標(biāo)模型，設(shè)置目標(biāo)航跡，合成目標(biāo)圖像，設(shè)置抖動參數(shù)，生成抖動偏移量，計算抖動后成像行數(shù)，計算抖動后成像信號，生成抖動目標(biāo)圖像，輸出紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像序列。本發(fā)明具有計算量小，紅外掃描相機抖動的紅外弱小目標(biāo)圖像真實度高，紋理細(xì)節(jié)特征豐富并且紅外弱小目標(biāo)大小，紅外弱小目標(biāo)信噪比，紅外弱小目標(biāo)運動速度，紅外弱小目標(biāo)航跡，紅外掃描相機抖動參數(shù)可控制的優(yōu)點。
【IPC分類】H04N1/64
【公開號】CN105072311
【申請?zhí)枴緾N201510475740
【發(fā)明人】周慧鑫, 趙東, 榮生輝, 秦翰林, 賴睿, 成寬洪, 龐英名, 錢琨, 宋尚真, 李肖, 趙營, 金浩文
【申請人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月5日