KR101533925B1 - Method and apparatus for small target detection in IR image - Google Patents

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KR101533925B1
KR101533925B1 KR1020140060586A KR20140060586A KR101533925B1 KR 101533925 B1 KR101533925 B1 KR 101533925B1 KR 1020140060586 A KR1020140060586 A KR 1020140060586A KR 20140060586 A KR20140060586 A KR 20140060586A KR 101533925 B1 KR101533925 B1 KR 101533925B1
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small target
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infrared image
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detecting
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KR1020140060586A
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이종민
문영식
박기태
장경현
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

Disclosed are a method for detecting a small target in an infrared image, and an apparatus thereof. The method for detecting a small target in an infrared image comprises the steps of: detecting a small target candidate region from an infrared image by using a difference of Gaussian (DoG) filter; generating a saliency map by using residual spectrum of the infrared image; and applying the saliency map to the detected small target candidate region to detect a small target candidate.

Description

적외선 영상에서 소형 표적 검출 방법 및 그 장치{Method and apparatus for small target detection in IR image}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a small target in an infrared image,

본 발명은 적외선 영상에서 소형 표적 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a small target in an infrared image.

직외선 경고 시스템 및 적외선 탐색/추적 장치는 미사일, 전투기, 헬기 등 원거리에서 접근하는 위협 표적을 조기에 발견하고 경고하기 위해 주로 이용된다. 이러한 위협 표적은 적외선 영상 획득 장비로부터 수 킬로미터에서 수십 킬로미터까지 떨어진 원거리에 존재하기 때문에 그 크기가 매우 작고 형태 및 질감 정보가 존재하지 않는 특징을 가지고 있다. 또한, 소형 표적이 포함된 적외선 영상은 대기 난류, 대기 방사, 지형지물, 밝은 구름 및 노이즈 등에 의해 영상의 신호대 잡음 비율이 매우 낮은 특징이 있다. Outside alert systems and infrared seek / track devices are used primarily to detect and alert threat targets that are approaching from a remote location, such as missiles, fighter jets, helicopters, and others. These threat targets are very small and do not have shape and texture information because they are located remotely from infrared image acquisition equipment at a distance of several kilometers to several tens of kilometers. In addition, infrared images including small targets are characterized by very low signal-to-noise ratio due to atmospheric turbulence, atmospheric radiation, features, bright clouds, and noise.

이러한 소형 표적 및 적외선 영상의 특징들은 소형 표적을 검출하는 것을 더욱 어렵게 만드는 요인이다. 따라서, 더욱 효과적으로 소형 표적을 검출하기 위해 적외선 영상에서 배경을 억제하고 소형 표적은 두드러지도록 향상시키는 다양한 방법들이 제안되었다. These small target and infrared image features make it more difficult to detect small targets. Accordingly, various methods have been proposed for suppressing the background in the infrared image and improving the small target to be prominent in order to more effectively detect a small target.

대표적인 방법들로는 탑햇 변환(Top-hat transform), 평균 필터(mean filter), 중간 필터(median filter), 최대 평균 필터(max-mean filter)와 최대 중간 필터(max-median filter) 등이 있다. 이러한 종래의 방법들은 배경 잡음의 분포에 민감하여 배경이 복잡한 경우 성능이 현저히 떨어지는 단점이 있다.
Typical methods include Top-hat transform, mean filter, median filter, max-mean filter and max-median filter. Such conventional methods are sensitive to the distribution of background noise, and thus have a disadvantage in that the performance is significantly lowered when the background is complex.

본 발명은 다양한 배경환경의 적외선 영상에서 소형 표적을 효과적으로 검출할 수 있는 적외선 영상에서 소형 표적 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for detecting a small target in an infrared image capable of effectively detecting a small target in an infrared image of various background environments.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다양한 배경환경의 적외선 영상에서 소형 표적을 효과적으로 검출할 수 있는 적외선 영상에서 소형 표적 검출 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a method for detecting a small target in an infrared image capable of effectively detecting a small target in an infrared image of various background environments is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적외선 영상에서 DoG(Difference of Gaussian) 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출하는 단계; 상기 적외선 영상의 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성하는 단계; 및 상기 검출된 소형 표적 후보 영역에 상기 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적 후보를 검출하는 단계를 포함하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for detecting a small target candidate region using a Difference of Gaussian (DoG) filter in an infrared image; Generating spectral maps using spectral residuals of the infrared image; And detecting a small target candidate by weighting the dark map on the detected small target candidate region. The method of detecting a small target in an infrared image can be provided.

상기 소형 표적 후보 영역을 검출하는 단계 이전에, 적외선 영상에서 소형 표적을 모델링하는 단계; 상기 소형 표적의 모델링에 따른 소형 표적의 특징을 이용하여 마스크 영상을 생성하는 단계; 및 상기 적외선 영상에 히스토그램 평활화를 수행한 후 상기 마스크 영상을 가중 적용하여 지역적 명암대비를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to the step of detecting the small target candidate region, modeling a small target in an infrared image; Generating a mask image using a feature of a small target according to the modeling of the small target; And performing a histogram smoothing on the infrared image and then weighting the mask image to adjust the regional contrast.

상기 소형 표적의 특징은 상기 모델링된 소형 표적의 최대 크기의 표준편차이다.The characteristic of the small target is the standard deviation of the maximum size of the small model target.

상기 마스크 영상은 상기 적외선 영상과 상기 소형 표적의 특징을 반영한 가우시안 블러된 영상의 차이로 생성될 수 있다.The mask image may be generated as a difference between the infrared image and a Gaussian blurred image reflecting characteristics of the small target.

상기 스펙트럼 잔차는, 상기 적외선 영상의 로그 진폭 스펙트럼과 상기 적외선 영상을 블러링한 영상의 로그-진폭 스펙트럼의 차이이다.
The spectral residual is a difference between a log amplitude spectrum of the infrared image and a log-amplitude spectrum of the image blurred by the infrared image.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적외선 영상에서 소형 표적을 모델링하는 단계; 상기 소형 표적의 모델링에 따른 소형 표적의 특징을 이용하여 마스크 영상을 생성하는 단계; 상기 마스크 영상을 이용하여 상기 적외선 영상에서 소형 표적 후보 영역을 검출하는 단계; 상기 적외선 영상의 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성하는 단계; 및 상기 검출된 소형 표적 후보 영역에 상기 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적 후보를 검출하는 단계를 포함하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법이 제공될 수 있다.
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method comprising: modeling a small target in an infrared image; Generating a mask image using a feature of a small target according to the modeling of the small target; Detecting a small target candidate region in the infrared image using the mask image; Generating spectral maps using spectral residuals of the infrared image; And detecting a small target candidate by weighting the dark map on the detected small target candidate region. The method of detecting a small target in an infrared image can be provided.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 다양한 배경환경의 적외선 영상에서 소형 표적을 효과적으로 검출할 수 있는 적외선 영상에서 소형 표적 검출 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a small-sized target detection apparatus is provided in an infrared image capable of effectively detecting a small target in an infrared image of various background environments.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적외선 영상에서 DoG(Difference of Gaussian) 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출하는 표적 후보 영역 검출부; 상기 적외선 영상의 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성하는 현저 지도 생성부; 및 상기 검출된 소형 표적 후보 영역에 상기 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적 후보를 검출하는 표적 검출부를 포함하는 적외선 영상에서의 표적 검출 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a target candidate region detection unit for detecting a small target candidate region using a DoG (Difference of Gaussian) filter in an infrared image; A star map generation unit for generating a star map using the spectral residual of the infrared image; And a target detection unit for detecting a small target candidate by weighting the brightness map to the detected small target candidate region.

본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적 검출 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 다양한 배경 환경의 적외선 영상에서 소형 표적을 효과적으로 검출할 수 있다.By providing a method and apparatus for detecting a small target in an infrared image according to an embodiment of the present invention, it is possible to effectively detect a small target in an infrared image of various background environments.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 특징을 고려한 지역적 명암대비 개선 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역적 명암대비 개선에 따른 결과를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DoG 필터를 이용한 소형 표적 후보 영역을 검출한 결과를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 잔차를 이용하여 생성된 현저지도를 도시한 도면.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 과정에 따른 각 단계별 결과를 도시한 도면.
도 7은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출 결과를 비교한 결과를 도시한 도면.
도 8은 종래의 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출에 따른 성능을 정량적으로 평가한 표.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 표적 검출 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
1 is a flowchart illustrating a method of detecting a small target in an infrared image according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of improving a local contrast in consideration of a small target characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a result of an improvement of local contrast in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a diagram illustrating a result of detecting a small target candidate region using a DoG filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a dark map generated using spectral residuals according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating results of respective steps in a process of detecting a small target in an infrared image according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a graph showing a result of comparing small-size target detection results according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a table that quantitatively evaluates performance according to a conventional method and a small-sized target detection according to an embodiment of the present invention. FIG.
9 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a target detection apparatus for detecting a small target in an infrared image according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 특징을 고려한 지역적 명암대비 개선 방법을 나타낸 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역적 명암대비 개선에 따른 결과를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DoG 필터를 이용한 소형 표적 후보 영역을 검출한 결과를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 잔차를 이용하여 생성된 현저지도를 나타낸 도면이고, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 과정에 따른 각 단계별 결과를 도시한 도면이며, 도 7은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출 결과를 비교한 결과를 도시한 도면이고, 도 8은 종래의 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출에 따른 성능을 정량적으로 평가한 표이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of detecting a small target in an infrared image according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of improving local contrast in consideration of a small target characteristic according to an exemplary embodiment of the present invention FIG. 3 is a diagram illustrating a result of local contrast enhancement according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates a result of detecting a small target candidate region using a DoG filter according to an exemplary embodiment of the present invention FIG. 5 is a diagram illustrating a dark map generated using spectral residuals according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of detecting a small target in an infrared image according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a result of comparing small-size target detection results according to an embodiment of the present invention, and FIG. And the performance according to the small-size target detection according to the embodiment of the present invention is quantitatively evaluated.

단계 110에서 표적 검출 장치(100)는 적외선 영상을 입력받는다.In step 110, the target detection apparatus 100 receives an infrared image.

예를 들어, 표적 검출 장치(100)는 적외선 카메라 등을 탑재할 수 있으며, 적외선 카메라와 같은 영상 획득 장치를 통해 적외선 영상을 획득한다.For example, the target detection apparatus 100 can mount an infrared camera or the like, and acquires an infrared image through an image acquisition device such as an infrared camera.

단계 115에서 표적 검출 장치(100)는 입력된 적외선 영상에서 소형 표적을 모델링한다. 표적 검출 장치(100)에 의해 촬영된 적외선 영상에 포함되는 소형 표적은 원거리에서 촬영되므로 작고 둥그런 형태를 갖는다.In step 115, the target detection apparatus 100 models a small target in the input infrared image. The small target included in the infrared image captured by the target detection apparatus 100 has a small and round shape since it is photographed at a long distance.

이러한 소형 표적은 가우시안 함수를 이용하여 모델링될 수 있다. 예를 들어, 소형 표적은 수 1을 이용하여 모델링될 수 있다.These small targets can be modeled using Gaussian functions. For example, a small target can be modeled using the number one.

Figure 112014047456117-pat00001
Figure 112014047456117-pat00001

여기서,

Figure 112014047456117-pat00002
는 표적의 중심이(0,0)인 표적의 밝기를 나타내고, x,y는 공간 좌표를 나타내며,
Figure 112014047456117-pat00003
,
Figure 112014047456117-pat00004
는 각각 수평 방향의 표준편차와 수직 방향의 표준편차를 나타낸다.here,
Figure 112014047456117-pat00002
Represents the brightness of the target whose center is (0, 0), x and y represent the spatial coordinates,
Figure 112014047456117-pat00003
,
Figure 112014047456117-pat00004
Represent the standard deviation in the horizontal direction and the standard deviation in the vertical direction, respectively.

일반적으로 적외선 영상에서 검출하고자 하는 소형 표적은 전체 영상의 0.15% 이하의 크기를 갖는 표적으로 정의된다. 예를 들어, 적외선 영상의 크기가 344 x 238이라고 가정하면, 소형 표적의 크기는 1 x 1에서 11 x 11 사이의 크기를 갖게 된다. 적외선 영상의 크기가 커질수록 검출해야 하는 소형 표적의 크기 범위도 커지기 때문에 고정된 파라미터(

Figure 112014047456117-pat00005
)를 이용하여 소형 표적을 검출하는 것은 적합하지 않을 수 있다.Generally, a small target to be detected in an infrared image is defined as a target having a size of 0.15% or less of the whole image. For example, assuming that the size of the infrared image is 344 x 238, the size of the small target will be between 1 x 1 and 11 x 11. The larger the size of the infrared image, the larger the size range of the small target to be detected.
Figure 112014047456117-pat00005
) May not be suitable for detecting small targets.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 소형 표적의 평균 크기가 약 5 x 5이며, 표준 편차는 1.5인 가우시안 형태를 가정하여 소형 표적을 모델링할 수 있다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, a small target can be modeled assuming a Gaussian shape with an average size of small targets of about 5 x 5 and a standard deviation of 1.5.

이를 수식으로 나타내면 수 2와 같다.This is expressed by the following equation (2).

Figure 112014047456117-pat00006
Figure 112014047456117-pat00006

여기서,

Figure 112014047456117-pat00007
는 최대 크기 소평 표적의 표준편차를 나타내며,
Figure 112014047456117-pat00008
는 소형 크기의 최대 크기의 비율을 나타내며,
Figure 112014047456117-pat00009
는 소형 표적의 최대 크기를 나타낸다.here,
Figure 112014047456117-pat00007
≪ / RTI > represents the standard deviation of the maximum size spot size target,
Figure 112014047456117-pat00008
Represents the ratio of the smallest size to the largest size,
Figure 112014047456117-pat00009
Represents the maximum size of a small target.

이와 같이, 적외선 영상에서 소형 표적을 모델링한 후 단계 120에서 표적 검출 장치(100)는 소형 표적의 특징을 반영하여 지역적으로 명암 대비를 개선한다.Thus, after modeling the small target in the infrared image, the target detection apparatus 100 improves the contrast in a localized manner by reflecting the characteristic of the small target in step 120. [

소형 표적의 특징을 반영하여 지역적으로 명암 대비를 개선하는 방법은 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하여, 소형 표적의 특징을 반영하여 지역적으로 명암 대비를 개선하는 방법에 대해 설명하기로 한다.A method of locally improving contrast by reflecting characteristics of small targets is shown in Fig. Referring to FIG. 2, a description will be given of a method of improving contrast in a region by reflecting features of a small target.

단계 210에서 표적 검출 장치(100)는 소형 표적의 특징을 반영하여 지역적으로 명암 대비를 개선하기 위해 우선 원본 영상과 가우시안 블러된 영상의 차를 이용하여 마스크 영상을 생성한다.In step 210, the target detection apparatus 100 generates a mask image using the difference between the original image and the Gaussian-blurred image, in order to improve the contrast of the target region locally by reflecting characteristics of the small target.

이때, 표적 검출 장치(100)는 소형 표적과 소형 표적 주변의 명암을 개선하기 위해 가우시안 블러 적용시 최대 크기 소형 표적의 표준 편차보다 조금더 큰 값을 적용할 수 있다. At this time, the target detection apparatus 100 may apply a value slightly larger than the standard deviation of the smallest-sized small target when applying the Gaussian blur in order to improve the contrast between the small target and the small target.

즉, 정규화된 가우시안 커널 설정시, 원본 영상과 최대 크기의 소형 표적의 총합이 1이 되도록 설정된다. 이에 따라 가우시안 블러는 수 3에 정의된 바와 같이, 최대 크기 소형 표적의 표준편차보다 조금더 크게 설정하여 입력 영상에서 소형 표적과 소형 표적 주변 영역의 명암을 개선하기 위해 이용될 수 있다.That is, when the normalized Gaussian kernel is set, the sum of the original image and the smallest target of the maximum size is set to be 1. Thus, the Gaussian blur can be used to improve the contrast of small targets and small target peripheral areas in the input image, by setting the standard deviation slightly larger than the maximum size small target, as defined in equation (3).

Figure 112014047456117-pat00010
Figure 112014047456117-pat00010

여기서,

Figure 112014047456117-pat00011
는 회선(convolution) 연산을 나타내고,
Figure 112014047456117-pat00012
는 최대 크기 소평 표적의 표준 편차보다 조금 큰 값을 나타내며, 이는 소형 표적과 소평 표적 주변 영역의 명암을 개선하기 위해
Figure 112014047456117-pat00013
이설정될 수 있다.here,
Figure 112014047456117-pat00011
Represents a convolution operation,
Figure 112014047456117-pat00012
Is slightly larger than the standard deviation of the maximal size criterion target to improve the contrast of the small target and the periphery of the target area
Figure 112014047456117-pat00013
Can be determined.

예를 들어, 표적 검출 장치(100)는 수학식 4를 이용하여 마스크 영상을 생성할 수 있다.For example, the target detection apparatus 100 can generate a mask image using Equation (4).

Figure 112014047456117-pat00014
Figure 112014047456117-pat00014

여기서, N은 마스크 영상을 [0,1] 범위로 정규화하기 위한 정규화 상수를 나타낸다. 생성된 마스크 영상은 전역적으로 명암대비가 개선된 영상의 가중치로 사용될 수 있다.Here, N represents a normalization constant for normalizing the mask image to the [0, 1] range. The generated mask image can be used as a weight value of the image which is improved globally in contrast.

이어, 단계 215에서 표적 검출 장치(100)는 히스토그램 평활 기법을 적용하여 원본 영상에 대해 전역적으로 명암대비를 개선한다.In step 215, the target detection apparatus 100 applies a histogram smoothing technique to improve the contrast of the original image globally.

도 2에서는 표적 검출 장치(100)가 마스크 영상을 생성한 후 원본 영상에 대해 전역적 명암 대비 개선 과정을 수행하는 것으로 도시되어 있으나, 각 단계는 병렬로 수행될 수도 있으며, 선후 관계가 뒤바뀌어 수행될 수도 있음은 당연하다.In FIG. 2, the target detection apparatus 100 generates a mask image, and then performs a global contrast enhancement process on the original image. However, each step may be performed in parallel, It is a matter of course.

또한, 히스토그램 평활 기법은 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.Further, since the histogram smoothing technique is obvious to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

단계 220에서 표적 검출 장치(100)는 히스토그램 평활 기법이 적용된 영상에 마스크 영상을 적용하여 소형 표적과 소형 표적 주변의 명암을 개선한다. 이하에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 히스토그램 평활 기법이 적용된 영상에 마스크 영상을 적용한 결과를 전역적 명암 개선 영상이라 칭하기로 한다.In step 220, the target detection apparatus 100 applies a mask image to the image to which the histogram smoothing technique is applied, thereby improving the contrast between small targets and small targets. Hereinafter, in order to facilitate understanding and explanation, a result obtained by applying a mask image to an image to which a histogram smoothing technique is applied will be referred to as a global contrast enhancement image.

이를 수식으로 나타내면, 수 5와 같다.This can be expressed by the following equation (5).

Figure 112014047456117-pat00015
Figure 112014047456117-pat00015

여기서,

Figure 112014047456117-pat00016
는 마스크 영상을 나타내고,
Figure 112014047456117-pat00017
는 전역적으로 히스토그램 평활화가 수행된 영상을 나타낸다.here,
Figure 112014047456117-pat00016
Represents a mask image,
Figure 112014047456117-pat00017
Represents an image in which histogram smoothing is performed globally.

단계 225에서 표적 검출 장치(100)는 히스토그램 평활 기법이 적용된 영상에 마스크 영상을 적용한 결과 영상(즉, 전역적 명암 개선 영상)에 설정된 가중치를 적용하여 지역적으로 명암을 개선한다.In step 225, the target detection apparatus 100 locally improves the contrast by applying a weight value set to a resultant image (i.e., a global contrast enhancement image) obtained by applying a mask image to an image to which the histogram smoothing technique is applied.

이를 수식으로 나타내면, 수 6과 같다.This can be expressed by the following equation (6).

Figure 112014047456117-pat00018
Figure 112014047456117-pat00018

여기서,

Figure 112014047456117-pat00019
는 0 내지 1사이의 실수값을 갖는 명암 개선 정도를 조정하기 위한 가중치이다. 본 발명의 일 실시예에서는
Figure 112014047456117-pat00020
는 0.3으로 설정할 수 있다.here,
Figure 112014047456117-pat00019
Is a weight for adjusting the degree of brightness and darkness having a real value between 0 and 1. In one embodiment of the present invention
Figure 112014047456117-pat00020
Can be set to 0.3.

도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적의 특징을 반영한 지역적 명암 대비를 개선하는 각 과정에 따른 결과가 도시되어 있다.FIG. 3 shows the result of each process for improving the regional contrast that reflects characteristics of a small target according to an embodiment of the present invention.

도 3의 310은 원본 영상을 나타내고, 320은 마스크 영상을 나타내며, 330은 히스토그램 평활화에 따른 결과 영상을 나타내고, 340은 소형 표적의 특징을 반영한 지역적 명암 대비를 개선한 결과 영상을 나타낸다.In FIG. 3, reference numeral 310 denotes an original image, reference numeral 320 denotes a mask image, reference numeral 330 denotes a result image according to the histogram smoothing, and reference numeral 340 denotes a resultant image obtained by improving the local contrast.

다시 도 1을 참조하여, 단계 125에서 표적 검출 장치(100)는 지역적 명암 대비가 개선된 결과 영상에서 DoG(Difference of Gaussian) 필터 또는 마스크 영상을 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출한다.Referring again to FIG. 1, in step 125, the target detection apparatus 100 detects a small target candidate region using a DoG (Difference of Gaussian) filter or a mask image in the resultant image with improved local contrast.

제1 실시예: DoG 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출First Embodiment: A small target candidate region is detected using a DoG filter

DoG 필터는 서로 다른 가우시안 함수의 차이를 이용하는 것으로, 2차원 DoG 필터를 수식으로 나타내면, 수 7과 같이 정의된다.The DoG filter utilizes the difference of different Gaussian functions. When the 2D DoG filter is expressed by the equation, it is defined as the number 7.

Figure 112014047456117-pat00021
Figure 112014047456117-pat00021

여기서, G(.)는 가우시안 함수를 나타내고, x,y는 공간 좌표를 나타내며,

Figure 112014047456117-pat00022
Figure 112014047456117-pat00023
는 각 가우시안 함수의 표준편차를 나타낸다. 이때, (
Figure 112014047456117-pat00024
)일 수 있다.Here, G (.) Represents a Gaussian function, x and y represent spatial coordinates,
Figure 112014047456117-pat00022
Wow
Figure 112014047456117-pat00023
Represents the standard deviation of each Gaussian function. At this time, (
Figure 112014047456117-pat00024
).

다양한 소형 표적을 검출하기 위해 수 7의 DoG 필터를 서로 다른 대역을 통과하는 DoG 필터의 합으로 확장할 수 있으며, 이를 수식으로 나타내면 수 8과 같다.In order to detect various small targets, a number 7 DoG filter can be extended to the sum of DoG filters passing through different bands.

Figure 112014047456117-pat00025
Figure 112014047456117-pat00025

여기서, N은 DoG 필터의 개수를 나타내며,

Figure 112014047456117-pat00026
는 n번째 DoG 필터를 나타낸다.Here, N represents the number of DoG filters,
Figure 112014047456117-pat00026
Represents an n-th DoG filter.

이때,

Figure 112014047456117-pat00027
이라고 하면, 수 8은 수 9와 같이 두 가우시안 함수의 차로 간략하게 표현될 수 있다.At this time,
Figure 112014047456117-pat00027
, The number 8 can be briefly expressed as the difference between the two Gaussian functions as in the case of the number 9.

Figure 112014047456117-pat00028
Figure 112014047456117-pat00028

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 DoG 필터를 이용한 소형 표적 후보 영역을 검출한 일 예가 도시되어 있다.FIG. 4 shows an example of detecting a small target candidate region using a DoG filter according to an embodiment of the present invention.

도 4의 410a, 410b는 각각 히스토그램 평활 기법이 적용된 영상에 마스크 영상을 적용한 결과 영상에 설정된 가중치를 적용하여 지역적으로 명암을 개선된 영상을 나타내고, 415a, 415b는 각각 DoG 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출한 일 예를 나타난다.In FIG. 4, 410a and 410b represent images obtained by applying a mask image to an image to which a histogram smoothing technique is applied, respectively, and applying weight values to the images, and 415a and 415b respectively denote small target candidates An area is detected.

제2 실시예: 마스크 영상을 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출Second Embodiment: A small target candidate region is detected using a mask image

도 4의 415a, 415b를 참조하면, 도 2를 참조하여 설명한 원본 영상과 가우시안 블러된 영상의 차를 이용하여 생성된 마스크 영상과 그 결과가 유사한 것을 알 수 있다.Referring to 415a and 415b in FIG. 4, it can be seen that the mask image generated using the difference between the original image and the Gaussian-blurred image described with reference to FIG. 2 is similar to the mask image.

DoG 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출하는 과정과 마스크 영상을 생성하는 과정 모두 정의된 소형 표적 모델의 표준 편차를 이용하기 때문에 그 결과가 유사하게 나타난다.Both the process of detecting a small target candidate region using the DoG filter and the process of generating a mask image are similar because the standard deviation of the defined small target model is used.

수 4의 마스크 영상을 다시 정리하면 수 10과 같이 정리할 수 있다.When the mask image of the number 4 is rearranged, it can be summarized as the number 10.

Figure 112014047456117-pat00029
Figure 112014047456117-pat00029

수 9와 수 10을 비교하면, 마스크 영상에 사용된 DoG 필터가 소형 표적을 검출하기 위해 정의된 수 9의 DoG 필터에 비해 조금 더 넓은 범위의 대역([0~

Figure 112014047456117-pat00030
], [
Figure 112014047456117-pat00031
~
Figure 112014047456117-pat00032
])을 통과시키는 것을 알 수 있다.Comparing the number 9 and the number 10, it can be seen that the DoG filter used in the mask image has a slightly wider band ([0 -
Figure 112014047456117-pat00030
], [
Figure 112014047456117-pat00031
~
Figure 112014047456117-pat00032
]) Is passed.

따라서, 중복 연산을 방지하고, 수행 속도를 향상시키기 위해 마스크 영상을 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출할 수도 있다.Accordingly, it is possible to detect a small target candidate region using a mask image in order to prevent duplication and increase the speed of execution.

단계 130에서 표적 검출 장치(100)는 지역적 명암 대비가 개선된 결과 영상에서 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성한다.In step 130, the target detection apparatus 100 generates a conspicuous map using spectral residuals in the resultant image with improved local contrast.

즉, 표적 검출 장치(100)는 다양한 클러스터를 포함하는 적외선 영상에서 소형 표적을 효과적으로 검출하기 위해 시각 주의 모델을 이용하여 현저 지도를 생성하고, 이를 추후 소형 표적 후보 영역의 가중치로 적용할 수 있다.That is, the target detection apparatus 100 can generate a bright spot map by using a visual attention model to effectively detect a small target in an infrared image including various clusters, and then apply it as a weight of a small target candidate region.

예를 들어, 표적 검출 장치(100)는 하기 수 11을 이용하여 현저 지도를 생성할 수 있다.For example, the target detecting apparatus 100 can generate a salient map using the following equation (11).

Figure 112014047456117-pat00033
Figure 112014047456117-pat00033

여기서,

Figure 112014047456117-pat00034
는 가우시안 필터를 나타내고,
Figure 112014047456117-pat00035
Figure 112014047456117-pat00036
는 퓨리에 변환과 퓨리에 역변환을 나타내며,
Figure 112014047456117-pat00037
이고,
Figure 112014047456117-pat00038
이고,
Figure 112014047456117-pat00039
는 크기가 n인 평균 필터를 나타내며,
Figure 112014047456117-pat00040
는 위상 스펙트럼을 나타내며,
Figure 112014047456117-pat00041
이다.here,
Figure 112014047456117-pat00034
Represents a Gaussian filter,
Figure 112014047456117-pat00035
Wow
Figure 112014047456117-pat00036
Represents a Fourier transform and an inverse Fourier transform,
Figure 112014047456117-pat00037
ego,
Figure 112014047456117-pat00038
ego,
Figure 112014047456117-pat00039
Represents an average filter of size n,
Figure 112014047456117-pat00040
Lt; / RTI > represents the phase spectrum,
Figure 112014047456117-pat00041
to be.

Figure 112014047456117-pat00042
은 퓨리에 변환된 결과의 진폭 스펙트럼을 나타내는 연산자이고,
Figure 112014047456117-pat00043
는 퓨리에 변환된 결과의 위상 스펙트럼을 나타내는 연산자이며, R은 로그-진폭 스펙트럼과 블러링된 로그-진폭 스펙트럼의 차이(Residual)를 나타낸다.
Figure 112014047456117-pat00042
Is an operator representing the amplitude spectrum of the Fourier transformed result,
Figure 112014047456117-pat00043
Is an operator representing the phase spectrum of the Fourier transformed result, and R represents the difference between the log-amplitude spectrum and the blurred log-amplitude spectrum.

즉, 표적 검출 장치(100)는 수 11에서 보여지는 바와 같이, 원본 영상의 로그 진폭 스펙트럼과 블러링된 로그-진폭 스펙트럼의 차이를 이용하여 현저 지도를 생성할 수 있다.That is, the target detection apparatus 100 can generate a clearance map by using the difference between the log amplitude spectrum of the original image and the blurred log-amplitude spectrum as shown in FIG.

본 발명의 일 실시예에서 검출하고자 하는 소형 표적이 고주파 성분에 해당하기 때문에 다운 샘플링 과정에서 고주파 성분의 정보가 손실될 수 있다. 따라서, 표적 검출 장치(100)는 다운 샘플링 과정에서 발생되는 정보 손실을 방지하기 위해 다운 샘플링 과정없이 원본 영상을 그대로 사용하여 스펙트럼 잔차를 도출하고, 이를 이용하여 현저 지도를 생성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, since a small target to be detected corresponds to a high frequency component, information of a high frequency component may be lost in down sampling. Accordingly, the target detection apparatus 100 can derive spectral residuals using the original image as it is without down-sampling to prevent information loss occurring in the down-sampling process, and use it to generate a clear map.

도 5에는 스펙트럼 잔차를 이용하여 생성된 현저지도가 예시되어 있다.FIG. 5 illustrates a dark map generated using spectral residuals.

도 5의 510은 입력 영상을 나타내고, 520은 스펙트럼 잔차를 이용하여 생성된 현저 지도를 나타내며, 530은 스펙트럼 잔차를 나타낸다.In FIG. 5, reference numeral 510 denotes an input image, reference numeral 520 denotes a saturated map generated using spectral residual, and reference numeral 530 denotes spectral residual.

단계 135에서 표적 검출 장치(100)는 검출된 소형 표적 후보 영역에 현저 지도를 가중치로 적용하여 소형 표적을 검출한다.In step 135, the target detection apparatus 100 detects a small target by applying a weight map to the detected small target candidate region as a weight.

즉, 표적 검출 장치(100)는 스펙트럼 잔차를 이용하여 생성된 현저 지도를 소형 표적 후보 영역에 적용하여 가우시안 형태를 갖는 후보 영역 중에서 시각적으로 집중되는 영역을 강조할 수 있다.That is, the target detecting apparatus 100 can apply the generated clearance map using the spectral residual to the small target candidate region, thereby highlighting the visually concentrated region in the candidate region having the Gaussian form.

현저 지도를 소형 표적 후보 영역에 가중치로 적용함으로써 결과적으로, 소형 표적 영역은 강조되고, 구름 내부, 경계 및 지형지물 등 배경 잡음에 존재하는 반복적인 패턴들은 억압되는 효과가 발생된다.Applying a salient map to a small target candidate region as a weighting result, a small target region is emphasized and repetitive patterns existing in the background noise such as the inside of the cloud, the boundary and the feature are suppressed.

예를 들어, 표적 검출 장치(100)는 수 12를 이용하여 소형 표적을 검출할 수 있다.For example, the target detection apparatus 100 can detect a small target using the number 12.

Figure 112014047456117-pat00044
Figure 112014047456117-pat00044

여기서,

Figure 112014047456117-pat00045
는 소형 표적 후보 영역을 나타내고,
Figure 112014047456117-pat00046
는 현저 지도를 나타낸다.here,
Figure 112014047456117-pat00045
Represents a small target candidate region,
Figure 112014047456117-pat00046
Represents a standing map.

이어, 단계 140에서 표적 검출 장치(100)는 검출된 소형 표적을 이진화하여 최종 소형 표적을 검출한다. 본 발명의 일 실시예에서는 Otsu 방법과 같은 적응적 이진화 기법을 이용하여 검출된 소형 표적을 이진화할 수 있다. 적응적으로 이진화하는 기법은 이미 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.Then, in step 140, the target detection apparatus 100 binarizes the detected small target to detect the final small target. In one embodiment of the present invention, a small target detected using an adaptive binarization technique such as the Otsu method can be binarized. The adaptive binarization technique is already known to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 과정에 따른 각 단계별 결과를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a result of each step according to the process of detecting a small target in an infrared image according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (a)는 입력 영상을 나타내고, (b)는 지역적 명암대비를 개선한 결과 영상을 나타내고, (c)는 DoG 필터 또는 마스크 영상을 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출한 결과 영상을 나타내며, (d)는 스펙트럼 잔차를 이용하여 생성한 현저 영상을 나타내고, (e)는 현저 지도를 가중치로 적용한 소형 표적 후보 영역을 나타내며, (f)는 최종 소형 표적이 검출된 결과를 나타낸다.FIG. 6A shows an input image, FIG. 6B shows a result of improving local contrast, FIG. 6C shows a result of detecting a small target candidate region using a DoG filter or mask image, , (d) represents the residual image generated by using the spectral residual, (e) represents the small target candidate region using the weighted map as the weight, and (f) represents the result of detection of the final small target.

도 7은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출 결과를 비교한 결과를 나타낸다. FIG. 7 shows a result of comparing small-sized target detection results according to an embodiment of the present invention.

도 7의 A, B, C 영상은 각각 9 x 9, 7 x 7, 7x7 크기의 소형 표적을 포함하고, D 영상에는 5 x 5와 7 x 7 크기의 소형 표적을 포함한 영상으로, 종래와 본 발명의 소형 표적 검출 결과를 비교한 결과이다.The images A, B, and C in FIG. 7 include small targets of 9 x 9, 7 x 7, and 7 x 7, respectively, and D images include small targets of 5 x 5 and 7 x 7, This is the result of comparing the small target detection results of the invention.

도 7을 참조하면, 평균차 필터와 탑햇 변환은 배경이 복잡한 경우 배경 제거 성능이 급격하게 저하되는 것을 확인할 수 있다. 또한 새로운 탑햇 변환은 탑햇 변환보다 배경 제거 능력이 우수하나 실험 영상 C와 같이 매우 복잡한 배경 환경에서는 다수의 배경 잡음이 잔존하고, 실험 영상 D의 경우, 구름에 존재하는 표적이 배경과 함께 제거되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the background removal performance of the average difference filter and the top-hat transformation is drastically degraded when the background is complex. Also, the new top-hat transform has better background removal ability than the top-hat transform. However, in the case of the experimental image C, a lot of background noise remains in a very complicated background environment and in the case of the experimental image D, the target existing in the cloud is removed together with the background Able to know.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출 결과는 다양한 배경 환경에서 표적 영역은 향상시키고, 배경 잡음은 효과적으로 제거하고 있음을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the small target detection result according to an embodiment of the present invention improves the target area and effectively removes the background noise in various background environments.

도 8은 종래의 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출에 따른 성능을 정량적으로 평가한 결과로, 도 8에서 보여지는 바와 같이, 종래의 방법들은 표적의 크기와 필터의 크기에 따라 표적 검출 성능이 좌우되는 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a result of quantitatively evaluating the performance according to the conventional method and the small-sized target detection according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the conventional methods are classified according to the size of the target and the size of the filter The target detection performance is influenced.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 표적 검출 방법은 배경이 복잡한 경우에도 배경 잡음을 억압하고 소형 표적의 신호는 향상시키는 능력이 우수한 것을 확인할 수 있다.
However, it can be seen that the small-sized target detection method according to an embodiment of the present invention is excellent in suppressing background noise and enhancing a signal of a small target even when the background is complicated.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하는 표적 검출 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.9 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a target detection apparatus for detecting a small target in an infrared image according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 검출 장치(100)는 입력부(910), 표적 모델링부(915), 명암대비 조절부(920), 표적 후보 영역 검출부(925), 현저 지도 생성부(930), 표적 검출부(935), 메모리(940) 및 제어부(945)를 포함하여 구성된다.9, a target detection apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an input unit 910, a target modeling unit 915, a contrast adjustment unit 920, a target candidate region detection unit 925, A map generation unit 930, a target detection unit 935, a memory 940, and a control unit 945.

입력부(910)는 적외선 영상을 획득하기 위한 기능을 한다.The input unit 910 functions to acquire an infrared image.

표적 모델링부(915)는 검출하고자 하는 소형 표적을 모델링하는 기능을 한다. 이는 이미 도 1에서 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The target modeling unit 915 functions to model a small target to be detected. Since this is the same as that described above with reference to FIG. 1, redundant description will be omitted.

명암대비 조절부(920)는 적외선 영상에서 소형 표적의 특징을 반영하여 지역적으로 명암 대비를 개선하는 기능을 한다.The contrast controller 920 functions to improve the contrast of a region locally by reflecting characteristics of a small target in an infrared image.

예를 들어, 명암대비 조절부(920)는 소형 표적의 특징을 반영하여 지역적으로 명암 대비를 개선하기 위해 우선 원본 영상과 가우시안 블러된 영상의 차를 이용하여 마스크 영상을 생성하고, 히스토그램 평활화를 수행한 영상에 마스크 영상을 곱하여 전역적 명암대비를 개선하고, 미리 지정된 지역적 가중치를 적용하여 지역적 명암대비를 개선할 수 있다.For example, the contrast controller 920 may generate a mask image using the difference between the original image and the Gaussian-blurred image to improve the contrast of the region locally by reflecting characteristics of the small target, and perform histogram smoothing Multiply one image by a mask image to improve global contrast, and apply localized weights in advance to improve local contrast.

표적 후보 영역 검출부(925)는 DoG 필터 또는 마스크 영상을 이용하여 적외선 영상에서 소형 표적 후보 영역을 검출하기 위한 기능을 수행한다. 이는 도 1을 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.The target candidate region detection unit 925 performs a function for detecting a small target candidate region in an infrared image using a DoG filter or a mask image. This is the same as that described above with reference to FIG. 1, so duplicate descriptions will be omitted.

현저 지도 생성부(930)는 원본 영상의 로그 진폭 스펙트럼과 블러링된 로그-진폭 스펙트럼의 차이를 이용하여 현저 지도를 생성하는 기능을 한다.The salient map generator 930 generates a salient map using the difference between the log amplitude spectrum of the original image and the blurred log-amplitude spectrum.

표적 검출부(935)는 검출된 소형 표적 후보 영역에 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적을 검출하고, 검출된 소형 표적을 이진화 처리하여 최종 소형 표적을 검출하는 기능을 한다.The target detection unit 935 detects a small target by applying weighting to the detected small target candidate region and binarizes the detected small target to detect a final small target.

메모리(940)는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하기 위한 다양한 알고리즘, 소형 표적 검출 과정에서 생성되는 다양한 데이터 등을 저장한다.The memory 940 stores various algorithms for detecting a small target in the infrared image according to an embodiment of the present invention, various data generated in the small target detection process, and the like.

제어부(945)는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상에서 소형 표적을 검출하기 위한 표적 검출 장치(100)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 입력부(910), 표적 모델링부(915), 명암대비 조절부(920), 표적 후보 영역 검출부(925), 현저 지도 생성부(930), 표적 검출부(935), 메모리(940) 등)을 제어하는 기능을 한다.
The control unit 945 controls the internal components (e.g., the input unit 910, the target modeling unit 915, and the image processing unit) of the target detection apparatus 100 for detecting a small target in the infrared image according to an embodiment of the present invention. A target candidate region detection unit 925, a salient map generation unit 930, a target detection unit 935, a memory 940, and the like).

한편, 본 발명의 실시예에 따른 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Meanwhile, the method of detecting a small target in an infrared image according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program command that can be executed through a variety of means for processing information electronically and recorded in a storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. Program instructions to be recorded on the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of software. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as devices for processing information electronically using an interpreter or the like, for example, a high-level language code that can be executed by a computer.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

100: 표적 검출 장치
910: 입력부
915: 표적 모델링부
920: 명암대비 조절부
925: 표적 후보 영역 검출부
930: 현저 지도 생성부
935: 표적 검출부
940: 메모리
945: 제어부
100: target detection device
910:
915: Target modeling unit
920: Contrast adjustment section
925: Target candidate region detection unit
930:
935: Target detection unit
940: Memory
945:

Claims (10)

적외선 영상에서 소형 표적을 모델링하는 단계;
상기 소형 표적의 모델링에 따른 소형 표적의 특징을 이용하여 마스크 영상을 생성하는 단계;
상기 적외선 영상에 히스토그램 평활화를 수행한 후 상기 마스크 영상을 가중 적용하여 지역적 명암대비를 조절하는 단계;
상기 적외선 영상에서 DoG(Difference of Gaussian) 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출하는 단계;
상기 적외선 영상의 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성하는 단계; 및
상기 검출된 소형 표적 후보 영역에 상기 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적 후보를 검출하는 단계를 포함하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
Modeling a small target in an infrared image;
Generating a mask image using a feature of a small target according to the modeling of the small target;
Performing histogram smoothing on the infrared image and then weighting the mask image to adjust regional contrast;
Detecting a small target candidate region using a Difference of Gaussian (DoG) filter in the infrared image;
Generating spectral maps using spectral residuals of the infrared image; And
And detecting the small target candidate by weighting the salient map to the detected small target candidate region.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 소형 표적의 특징은 상기 모델링된 소형 표적의 최대 크기의 표준편차인 것을 특징으로 하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the feature of the small target is a standard deviation of a maximum size of the small model target.
제1 항에 있어서,
상기 마스크 영상은 상기 적외선 영상과 상기 소형 표적의 특징을 반영한 가우시안 블러된 영상의 차이로 생성되는 것을 특징으로 하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mask image is generated by a difference between the infrared image and a Gaussian-blurred image reflecting characteristics of the small target.
제1 항에 있어서,
상기 스펙트럼 잔차는, 상기 적외선 영상의 로그 진폭 스펙트럼과 상기 적외선 영상을 블러링한 영상의 로그-진폭 스펙트럼의 차이인 것을 특징으로 하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the spectral residual is a difference between a log amplitude spectrum of the infrared image and a log-amplitude spectrum of the image blurred by the infrared image.
적외선 영상에서 소형 표적을 모델링하는 단계;
상기 소형 표적의 모델링에 따른 소형 표적의 특징을 이용하여 마스크 영상을 생성하는 단계;
상기 마스크 영상을 이용하여 상기 적외선 영상에서 소형 표적 후보 영역을 검출하는 단계;
상기 적외선 영상의 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성하는 단계; 및
상기 검출된 소형 표적 후보 영역에 상기 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적 후보를 검출하는 단계를 포함하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
Modeling a small target in an infrared image;
Generating a mask image using a feature of a small target according to the modeling of the small target;
Detecting a small target candidate region in the infrared image using the mask image;
Generating spectral maps using spectral residuals of the infrared image; And
And detecting the small target candidate by weighting the salient map to the detected small target candidate region.
제6 항에 있어서,
상기 소형 표적 후보 영역을 검출하는 단계 이전에,
상기 적외선 영상에 히스토그램 평활화를 수행한 후 상기 마스크 영상을 가중 적용하여 지역적 명암대비를 조절하는 단계를 더 포함하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
The method according to claim 6,
Before the step of detecting the small target candidate region,
Further comprising the steps of: performing histogram smoothing on the infrared image and then weight-applying the mask image to adjust the regional contrast.
제7 항에 있어서,
상기 지역적 명암대비를 조절하는 단계는,
상기 적외선 영상의 히스토그램 평활화를 수행하여 전역적 명암대비를 조절하는 단계;
상기 전역적 명암대비가 조절된 영상에 상기 마스크 영상을 가중치 적용하는 단계; 및
상기 가중치 적용된 전역적 명암대비가 조절된 영상과 상기 적외선 영상에 지역적 명암 개선 정도를 위한 가중치를 적용하여 지역적 명암대비를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상에서의 소형 표적 검출 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein adjusting the regional contrast comprises:
Adjusting the global contrast by performing histogram smoothing of the infrared image;
Weighting the mask image with the global contrast adjusted image; And
And adjusting the regional contrast by applying a weighted weighted global contrast adjusted image and a weight for improving the degree of local contrast enhancement to the infrared image.
제1 항, 제3항 내지 제8 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.9. A computer-readable recording medium having recorded thereon a program code for performing the method according to any one of claims 1 to 8. 적외선 영상에서 소형 표적을 모델링하는 표적 모델링부;
상기 소형 표적의 모델링에 따른 소형 표적의 특징을 이용하여 마스크 영상을 생성하고, 상기 적외선 영상에 히스토그램 평활화를 수행한 후 상기 마스크 영상을 가중 적용하여 지역적 명암대비를 조절하는 명암대비 조절부;
상기 적외선 영상에서 DoG(Difference of Gaussian) 필터를 이용하여 소형 표적 후보 영역을 검출하는 표적 후보 영역 검출부;
상기 적외선 영상의 스펙트럼 잔차를 이용하여 현저 지도를 생성하는 현저 지도 생성부; 및
상기 검출된 소형 표적 후보 영역에 상기 현저 지도를 가중치 적용하여 소형 표적 후보를 검출하는 표적 검출부를 포함하는 적외선 영상에서의 표적 검출 장치.
A target modeling unit for modeling a small target in an infrared image;
A contrast control unit for generating a mask image using features of a small target according to the modeling of the small target, performing histogram smoothing on the infrared image, and weighting the mask image to adjust the regional contrast;
A target candidate region detection unit for detecting a small target candidate region using a Difference of Gaussian (DoG) filter in the infrared image;
A star map generation unit for generating a star map using the spectral residual of the infrared image; And
And a target detecting unit for detecting a small target candidate by weighting the dark map on the detected small target candidate region.
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