KR102456019B1 - Method and apparatus for target detection in infrared image using background modeling and binarization - Google Patents

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KR102456019B1 KR1020200139273A KR20200139273A KR102456019B1 KR 102456019 B1 KR102456019 B1 KR 102456019B1 KR 1020200139273 A KR1020200139273 A KR 1020200139273A KR 20200139273 A KR20200139273 A KR 20200139273A KR 102456019 B1 KR102456019 B1 KR 102456019B1
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Abstract

본 실시예들은 적외선 영상의 축소 영상에 대해서 최적화된 크기의 지역 윈도우를 적용하고, 축소 영상의 적분 영상을 이용하여 연산 효율을 극대화하고, 배경을 기준으로 표적의 온도에 따라 두 유형의 전역 임계치를 각각 적용하여 이진화 영상을 생성하는 방식을 통해 표적 영역을 신속하고 정확하게 분리할 수 있는 적외선 영상의 표적 탐지 장치 및 방법을 제공한다.The present embodiments apply a local window of an optimized size to the reduced image of the infrared image, maximize the computational efficiency by using the integral image of the reduced image, and set two types of global thresholds according to the temperature of the target based on the background. Provided are an infrared image target detection apparatus and method capable of rapidly and accurately separating a target region by applying each to generate a binarized image.

Description

배경 모델링 및 이진화를 통한 적외선 영상의 표적 탐지 장치 및 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR TARGET DETECTION IN INFRARED IMAGE USING BACKGROUND MODELING AND BINARIZATION}Apparatus and method for target detection of infrared images through background modeling and binarization

본 발명이 속하는 기술 분야는 적외선 영상에서 표적 탐지를 위한 배경 모델링 및 이진화 방법에 관한 것이다.The technical field to which the present invention pertains relates to a background modeling and binarization method for target detection in an infrared image.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.

적외선 영상 내의 물체를 탐지하고 추적하는 방식은 탐지 결과의 정확도에 의해 알고리즘의 성능에 크게 영향을 받는다. 적외선 영상에서 표적 영역을 신속하고 정확하게 분리할 수 있어야 추적 기능이 향상된다.The method of detecting and tracking an object in an infrared image is greatly affected by the performance of the algorithm by the accuracy of the detection result. The ability to quickly and accurately isolate a target area from an infrared image improves tracking.

기존의 적외선 영상 탐지 방식은 픽셀에 해당하는 배경을 모델링하는 과정에서 영상 전체를 고려하므로 많은 연산 시간이 필요하다.The conventional infrared image detection method requires a lot of computation time because the entire image is considered in the process of modeling the background corresponding to the pixel.

기존의 적외선 영상 탐지 방식은 모델링된 배경을 원 영상에서 제거하게 되면 배경이 제거된 영상의 평균은 0이 되고, 단일 임계치를 이용할 때 적외선 영상 내에 온체 표적과 냉체 표적을 모두 포함하고 있는 상황에서는 적절한 단일 임계치를 산출할 수 없는 문제가 있다.In the conventional infrared image detection method, if the modeled background is removed from the original image, the average of the image from which the background has been removed becomes 0. There is a problem that a single threshold cannot be calculated.

한국등록특허공보 제10-1658474호 (2016.09.12.)Korean Patent Publication No. 10-1658474 (2016.09.12.)

본 발명의 실시예들은 적외선 영상의 축소 영상에 대해서 최적화된 크기의 지역 윈도우를 적용하고, 축소 영상의 적분 영상을 이용하여 연산 효율을 극대화하고, 배경을 기준으로 표적의 온도에 따라 두 유형의 전역 임계치를 각각 적용하여 이진화 영상을 생성하는 방식을 통해 표적 영역을 신속하고 정확하게 분리하는 데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention apply a local window of an optimized size to the reduced image of the infrared image, maximize the computational efficiency using the integral image of the reduced image, and use two types of global windows according to the temperature of the target based on the background. The main purpose is to quickly and accurately isolate a target region through a method of generating a binarized image by applying a threshold to each.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 적외선으로 촬영된 원 영상을 이용하여 배경을 모델링하는 배경 모델링부, 상기 원 영상에서 상기 모델링된 배경을 제거하여 핵심 영상을 생성하는 배경 제거부, 및 상기 핵심 영상을 배경보다 높거나 낮은 온도에 따라 제1 핵심 영상 및 제2 핵심 영상으로 구분하고 온체 표적에 따른 제1 임계치 및 냉체 표적에 따른 제2 임계치를 계산하여 이진화를 수행하는 이진화 처리부를 포함하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치를 제공한다.According to one aspect of this embodiment, a background modeling unit for modeling a background using an original image photographed with infrared rays, a background removing unit for generating a core image by removing the modeled background from the original image, and the core image An infrared image comprising a binarization processing unit that divides the first core image and the second core image according to a temperature higher or lower than the background and performs binarization by calculating a first threshold value according to a warm-body target and a second threshold value according to a cold-body target A target detection device is provided.

상기 배경 모델링부는, 셀의 크기를 설정하고, 상기 셀의 범위를 지정하기 위한 영역에 해당하는 윈도우의 크기를 설정하고, 상기 원 영상을 기 설정된 축소 비율로 축소하여 축소 영상을 생성하고, 상기 축소 영상으로부터 적분 영상을 생성할 수 있다. 상기 적분 영상은 부분 영역 내부에 있는 픽셀의 합을 누적한 영상일 수 있다.The background modeling unit sets a size of a cell, sets a size of a window corresponding to an area for designating a range of the cell, reduces the original image by a preset reduction ratio to generate a reduced image, and the reduction An integral image can be generated from the image. The integral image may be an image obtained by accumulating the sum of pixels in the partial region.

상기 배경 모델링부는, 중심 셀을 설정하고, 상기 중심 셀의 상, 하, 좌, 우, 대각 방향에 동일한 크기의 셀을 일정한 픽셀을 건너 뛰어 복수의 주변 셀을 설정하고, 상기 복수의 주변 셀 중에서 가장 유사한 셀을 선정할 수 있다.The background modeling unit sets a center cell, sets a plurality of neighboring cells by skipping a predetermined pixel for cells of the same size in upper, lower, left, right, and diagonal directions of the center cell, and selects a plurality of neighboring cells from among the plurality of neighboring cells. The most similar cell can be selected.

상기 배경 모델링부는, 상기 가장 유사한 셀을 선정하는 과정에서 비교하려는 대상 셀의 영역의 픽셀의 합을 상기 적분 영상에서 대응하는 픽셀 위치의 값을 이용하여 산출할 수 있다.The background modeling unit may calculate a sum of pixels of a region of a target cell to be compared in the process of selecting the most similar cell using a value of a pixel position corresponding to the integral image.

상기 배경 모델링부는, 상기 선정된 주변 셀과 상기 중심 셀 간의 차이를 이용하여 배경 모델링하려는 대상 픽셀의 배경을 생성하고, 상기 축소 영상의 모든 픽셀에 대해서 배경을 생성하여 배경 영상을 획득할 수 있다.The background modeling unit may generate a background of a target pixel for background modeling by using a difference between the selected peripheral cell and the center cell, and may obtain a background image by generating a background for all pixels of the reduced image.

상기 배경 모델링부는, 상기 대상 픽셀의 상, 하, 좌, 우 방향의 윈도우의 크기의 반에 해당하는 영역에 대해서 배경 모델링을 스킵할 수 있다.The background modeling unit may skip background modeling for an area corresponding to half the size of windows in the upper, lower, left, and right directions of the target pixel.

상기 배경 모델링부는, 상기 배경 영상을 상기 축소 비율의 역수를 이용하여 원래 크기로 복원할 수 있다.The background modeling unit may restore the background image to an original size using a reciprocal of the reduction ratio.

상기 이진화 처리부는, 상기 핵심 영상의 양수 값에 따라 제1 핵심 영상을 생성하고, 상기 핵심 영상의 음수 값에 따라 제2 핵심 영상을 생성하고, 상기 제1 핵심 영상의 평균과 표준편차를 이용하여 상기 제1 임계치를 계산하고, 상기 제2 핵심 영상의 평균과 표준편차를 이용하여 상기 제2 임계치를 계산하고, 상기 제1 임계치를 기준으로 제1 이진화 영상을 생성하고, 상기 제2 임계치를 기준으로 제2 이진화 영상을 생성하고, 상기 제1 이진화 영상 및 상기 제2 이진화 영상을 융합하여 상기 표적 영역을 획득할 수 있다.The binarization processing unit generates a first core image according to a positive value of the core image, generates a second core image according to a negative value of the core image, and uses the average and standard deviation of the first core image. The first threshold is calculated, the second threshold is calculated using the average and standard deviation of the second core image, a first binarized image is generated based on the first threshold, and the second threshold is based on the second threshold. to generate a second binarized image, and fuse the first binarized image and the second binarized image to obtain the target region.

상기 적외선 영상의 표적 탐지 장치는 상기 이진화를 수행한 표적 영역에서 표적을 선정하는 표적 선정부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for detecting a target of the infrared image may further include a target selector configured to select a target in the target region on which the binarization has been performed.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 적외선 영상의 표적 탐지 장치에 의한 표적 탐지 방법에 있어서, 적외선으로 촬영된 원 영상을 이용하여 배경을 모델링하는 단계, 상기 원 영상에서 상기 모델링된 배경을 제거하여 핵심 영상을 생성하는 단계, 및 상기 핵심 영상을 배경보다 높거나 낮은 온도에 따라 제1 핵심 영상 및 제2 핵심 영상으로 구분하고 온체 표적에 따른 제1 임계치 및 냉체 표적에 따른 제2 임계치를 계산하여 이진화를 수행하는 단계를 포함하는 표적 탐지 방법을 제공한다.According to another aspect of this embodiment, in the method for detecting a target by a target detecting apparatus of an infrared image, modeling a background using an original image photographed with infrared rays, removing the modeled background from the original image to obtain a core image binarization by dividing the core image into a first core image and a second core image according to a temperature higher or lower than the background, and calculating a first threshold according to a warm-body target and a second threshold according to a cold-body target It provides a target detection method comprising the step of performing.

상기 배경을 모델링하는 단계는, 셀의 크기를 설정하고, 상기 셀의 범위를 지정하기 위한 영역에 해당하는 윈도우의 크기를 설정하고, 상기 원 영상을 기 설정된 축소 비율로 축소하여 축소 영상을 생성하고, 상기 축소 영상으로부터 적분 영상을 생성하며, 중심 셀과 주변 셀을 설정하고, 상기 적분 영상을 이용하여 상기 중심 셀과 가장 유사한 주변 셀을 선정하고, 상기 선정된 주변 셀과 상기 중심 셀 간의 차이를 이용하여 배경 모델링하려는 대상 픽셀의 배경을 생성할 수 있다.The modeling of the background includes setting a size of a cell, setting a size of a window corresponding to an area for designating a range of the cell, and reducing the original image by a preset reduction ratio to generate a reduced image, , generate an integral image from the reduced image, set a central cell and a peripheral cell, select a peripheral cell most similar to the central cell using the integral image, and determine the difference between the selected peripheral cell and the central cell It can be used to create a background of a target pixel to be modeled as a background.

상기 이진화를 수행하는 단계는, 상기 핵심 영상의 양수 값에 따라 제1 핵심 영상을 생성하고, 상기 핵심 영상의 음수 값에 따라 제2 핵심 영상을 생성하고, 상기 제1 핵심 영상의 분산도를 이용하여 상기 제1 임계치를 계산하고, 상기 제2 핵심 영상의 분산도를 이용하여 상기 제2 임계치를 계산하고, 상기 제1 임계치를 기준으로 제1 이진화 영상을 생성하고, 상기 제2 임계치를 기준으로 제2 이진화 영상을 생성하고, 상기 제1 이진화 영상 및 상기 제2 이진화 영상을 융합하여 상기 표적 영역을 획득할 수 있다.In the binarization, a first core image is generated according to a positive value of the core image, a second core image is generated according to a negative value of the core image, and a degree of dispersion of the first core image is used. to calculate the first threshold value, calculate the second threshold value using the variance of the second core image, generate a first binarized image based on the first threshold value, and generate a first binarized image based on the second threshold value A second binarized image may be generated, and the target region may be obtained by fusing the first binarized image and the second binarized image.

상기 표적 탐지 방법은 상기 이진화를 수행한 표적 영역에서 표적을 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The target detection method may further include selecting a target from the target region in which the binarization has been performed.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 적외선 영상의 축소 영상에 대해서 최적화된 크기의 지역 윈도우를 적용하고, 축소 영상의 적분 영상을 이용하여 연산 효율을 극대화하고, 배경을 기준으로 표적의 온도에 따라 두 유형의 전역 임계치를 각각 적용하여 이진화 영상을 생성하는 방식을 통해 표적 영역을 신속하고 정확하게 분리할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, a local window of an optimized size is applied to the reduced image of the infrared image, the operation efficiency is maximized by using the integral image of the reduced image, and the target is based on the background. By applying the two types of global thresholds, respectively, according to the temperature of

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if effects not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치의 배경 모델링 동작을 예시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 처리하는 축소 영상의 셀 및 윈도우를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 처리하는 적분 영상을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 처리하는 핵심 영상을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치의 이진화 처리 동작을 예시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 처리하는 이진 영상을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 탐지 방법을 예시한 흐름도이다.
1 is a diagram illustrating an apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a background modeling operation of an apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a cell and a window of a reduced image processed by the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an integral image processed by the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a core image processed by the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a binarization processing operation of an apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a binary image processed by the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a target detection method according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the description of the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as it is obvious to those skilled in the art with respect to related known functions, the detailed description thereof will be omitted, and some embodiments of the present invention will be described. It will be described in detail with reference to exemplary drawings.

본 실시예는 감시 정찰 장비나 영상 탐색기의 영상에서 표적을 탐지하며, 탐지 기반의 추적 기술, 표적 인식을 위한 표적 영역 검출 등의 다양한 영상 기반의 탐지 기술에 적용될 수 있다.The present embodiment detects a target in an image of surveillance and reconnaissance equipment or an image searcher, and can be applied to various image-based detection technologies, such as a detection-based tracking technology and a target area detection for target recognition.

본 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치는 표적 탐지 속도 및 성능을 향상시키기 위해 원 영상의 전체가 아닌 축소 영상을 이용하여 배경을 모델링하고, 원 영상에서 모델링된 배경을 제거한 다음 온도의 높낮이에 따라 산출된 두 유형의 임계치를 기준으로 이진화를 수행하여 표적 영역을 검출한다.In order to improve the target detection speed and performance, the infrared image target detection apparatus according to the present embodiment models a background using a reduced image rather than the entire original image, removes the modeled background from the original image, and then adjusts the temperature to high and low. The target region is detected by performing binarization based on the calculated two types of thresholds.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치를 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.

적외선 영상의 표적 탐지 장치(100)는 영상을 표적, 배경, 및 잡음으로 구성된 것으로 가정하고, 영상에서 배경을 모델링하여 원 영상에서 제거하면 표적 영역과 잡음만 남기고 잡음을 임계치를 이용하여 제거하는 방식으로 표적 영역을 획득한다. 표적 영역을 검출한 후 사전에 학습된 정보나 영상에서 추출한 특징을 이용하여 최종 표적을 선정한다.The infrared image target detection apparatus 100 assumes that the image is composed of a target, a background, and noise, and models the background from the image and removes it from the original image, leaving only the target area and noise and removing the noise using a threshold. to obtain the target area. After detecting the target area, the final target is selected using previously learned information or features extracted from the image.

적외선 영상의 표적 탐지 장치(100)는 배경 모델링부(110), 배경 제거부(120), 이진화 처리부(130), 및 표적 선정부(140)를 포함한다.The infrared image target detection apparatus 100 includes a background modeling unit 110 , a background removing unit 120 , a binarization processing unit 130 , and a target selecting unit 140 .

배경 모델링부(110)는 적외선으로 촬영된 원 영상을 이용하여 배경을 모델링한다.The background modeling unit 110 models the background by using the original image captured by infrared rays.

배경 제거부(120)는 원 영상에서 모델링된 배경을 제거하여 핵심 영상(saliency image)을 생성한다.The background removing unit 120 generates a saliency image by removing the modeled background from the original image.

이진화 처리부(130)는 핵심 영상을 배경보다 높거나 낮은 온도에 따라 제1 핵심 영상 및 제2 핵심 영상으로 구분하고 온체 표적에 따른 제1 임계치 및 냉체 표적에 따른 제2 임계치를 계산하여 이진화를 수행한다.The binarization processing unit 130 divides the core image into a first core image and a second core image according to a temperature higher or lower than the background, and performs binarization by calculating the first threshold value according to the warm body target and the second threshold value according to the cold body target. do.

표적 선정부(140)는 이진화를 수행한 표적 영역에서 표적을 선정한다.The target selection unit 140 selects a target from the target region on which the binarization has been performed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치의 배경 모델링 동작을 예시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a background modeling operation of an apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.

배경 모델링은 원 영상에서 관심이 있는 표적 영역을 제외한 영역을 제거하기 위해 표적 영역을 제외한 영역을 찾는 과정이다. 정확한 배경을 모델링할수록 표적을 정확하게 검출할 수 있으나 이를 위해서는 많은 연산 시간이 필요하다.Background modeling is a process of finding a region excluding the target region in order to remove the region excluding the target region of interest from the original image. The more accurate the background is modeled, the more accurately the target can be detected, but this requires a lot of computation time.

배경 모델링 과정에서는 속도 향상을 위한 축소 영상 및 적분 영상을 사용한다. 축소 영상(resize image)은 원 영상을 1/4로 축소하고, 축소 영상을 이용하여 적분 영상을 생성한다. 생성한 적분 영상을 이용하여 배경 모델링을 수행한다.In the background modeling process, reduced images and integral images are used to improve speed. In the resize image, the original image is reduced by 1/4, and an integral image is generated using the reduced image. Background modeling is performed using the generated integral image.

배경 모델링은 모델링하려는 픽셀을 중심으로 하는 셀을 설정하고 설정된 중심 셀의 상, 하, 좌, 우, 4방향 대각선 위치에 셀과 동일한 크기의 셀을 일정 픽셀을 건너 뛰어 설정한다. 중심 셀과 주변 8개의 셀 중에서 가장 유사한 셀을 선정하고, 선정된 셀과 중심 셀 간의 차이를 이용하여 모델링 하고자 하는 픽셀의 배경을 계산한다. 이 과정을 축소된 모든 픽셀들에 대하여 수행하며, 배경 모델링이 완료되면 완료된 영상을 원 크기로 복원한다.Background modeling sets the cell centered on the pixel to be modeled, and sets the cell of the same size as the cell at the upper, lower, left, right, and four-direction diagonal positions of the set center cell, skipping a certain pixel. The center cell and the most similar cell among the 8 surrounding cells are selected, and the background of the pixel to be modeled is calculated using the difference between the selected cell and the center cell. This process is performed for all the reduced pixels, and when the background modeling is completed, the completed image is restored to its original size.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 원 영상의 배경을 모델링할 때 처리하는 축소 영상의 셀 및 윈도우를 예시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating cells and windows of a reduced image that the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention processes when modeling a background of an original image.

원 영상 I(x∈image width, y∈image height)의 한 픽셀 I(x0, y0)에 대응하는 배경 B(x0, y0)을 모델링하기 위한 윈도우(window), 패딩(padding), 셀(cell)로 구성된다. Window, padding, cell for modeling background B( x0 , y0 ) corresponding to one pixel I( x0 , y0 ) of original image I( x∈image width , y∈image height ) ) is composed of

윈도우는 반 크기가 계산되고 I(x0, y0)를 중심으로 구성된다. 윈도우는 셀의 범위를 지정하기 위한 구간으로 사용된다. 윈도우의 크기 및 범위도 수학식 1과 같이 설정된다.The window is half-sized and constructed around I (x0 , y0) . A window is used as a section to designate a range of cells. The size and range of the window are also set as in Equation 1.

셀은 I(x0, y0)를 중심으로 하는 C0와 윈도우 범위 이내에서 C1~8로 정의된다. 이때, 셀의 크기는 수학식 1과 같이 계산된다. Cells are defined as C 0 centered on I (x0 , y0) and C 1-8 within the window range. In this case, the size of the cell is calculated as in Equation 1.

패딩은 중심 셀 C0와 주변 셀 C1~8과의 공간을 두기 위한 것으로 수학식 1과 같이 설정된다.The padding is set as in Equation 1 to provide a space between the center cell C 0 and the neighboring cells C 1 to 8 .

Figure 112020113366916-pat00001
Figure 112020113366916-pat00001

도 2를 참고하면, 배경 모델링을 위한 절차는 다음과 같다. Referring to FIG. 2 , the procedure for background modeling is as follows.

입력 영상 내의 표적에 대한 예상 크기(widthtarget, heighttarget)를 이용하여 셀 크기를 설정하고(S210), 윈도우 크기를 설정한다(S220).The cell size is set using the expected size (width target , height target ) of the target in the input image (S210), and the window size is set (S220).

이후 입력 영상을 축소 비율(resize rate)을 이용하여 축소시킨다(S230). 예컨대, 1/4 스케일링을 수행한다. 이후 축소 영상 I(x, y)의 적분 영상 I'(x, y)을 생성한다(S240). Thereafter, the input image is reduced using a resize rate (S230). For example, 1/4 scaling is performed. Thereafter, an integral image I' (x, y) of the reduced image I (x, y) is generated (S240).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 셀 간의 유사도를 비교할 때 처리하는 적분 영상을 예시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an integral image processed when the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention compares the similarity between cells.

셀 간의 유사도를 비교할 때 해당 셀의 픽셀 값(예컨대, 그레이 값 또는 밝기 값)의 합을 산출하기 위한 적분 영상에 대한 개념은 수학식 2와 같이 표현된다.When comparing the similarity between cells, the concept of the integral image for calculating the sum of pixel values (eg, gray values or brightness values) of the corresponding cells is expressed as Equation (2).

Figure 112020113366916-pat00002
Figure 112020113366916-pat00002

적분 영상을 이용하여 특정 영역의 픽셀(예컨대, 그레이) 값의 합을 구하는 방식을 설명하면, I'(x, y)을 적분 영상이라 할 때 이는 좌상단을 시작점으로 하여 좌측, 아래 방향으로 이동하며 이전까지의 모든 픽셀 값과 현재 픽셀 값을 더해가는 방식으로 생성할 수 있다. 따라서 적분 영상이 우하단 픽셀 I'(image width-1, image height-1)의 값은 I(x, y)의 모든 픽셀 값의 합이 된다. A method of obtaining the sum of pixel (eg, gray) values in a specific area using an integral image is described. When I' (x , y) is an integral image, it moves left and down with the upper left as the starting point. It can be created by adding all previous pixel values and the current pixel value. Therefore, the value of the lower-right pixel I' (image width-1 , image height-1) of the integral image becomes the sum of all pixel values of I (x , y) .

도 4의 A0 영역의 픽셀 값의 합을 구하기 위해서는 수학식 2와 같이 도 4의 A1, A2, A3, A4 영역의 픽셀 합을 이용하여 계산하고, 영역의 합은 수학식 2와 같이 적분 영상의 각 픽셀 위치의 값과 같다. A1 영역의 합은 적분 영상 I'(x1, y1)과 같고, A2 영역의 합은 적분 영상 I'(x2, y2)과 같고, A3 영역의 합은 적분 영상 I'(x3, y3)과 같고, A4 영역의 합은 적분 영상 I'(x4, y4)과 같다.In order to obtain the sum of the pixel values of the area A 0 of FIG. 4 , it is calculated using the pixel sum of the areas A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 of FIG. 4 as in Equation 2, and the sum of the areas is Equation 2 It is the same as the value of each pixel position of the integral image. The sum of regions A 1 is equal to the integral image I' (x1 , y1) , the sum of regions A 2 is equal to the integral image I' (x2 , y2) , and the sum of regions A 3 is equal to the integral image I' (x3 , y3 ). ) , and the sum of the area A 4 is equal to the integral image I' (x4 , y4) .

도 2를 다시 참고하면, 적분 영상을 생성한 후 다음 아래의 절차를 반복한다.Referring back to FIG. 2 , after the integral image is generated, the following procedure is repeated.

축소 영상 I(x, y)에서 배경 모델링을 위한 픽셀 I(x0, y0)를 선택한다(S250). 미리 계산한 셀 및 윈도우의 크기를 이용하여 중심 셀 및 주변 셀(C0 ~ C8)을 설정한다(S260). C0와 가장 유사한 주변 셀 Cm을 수학식 3을 이용하여 추출한다(S270).A pixel I (x0 , y0) for background modeling is selected from the reduced image I (x , y) (S250). The center cell and the surrounding cells (C 0 ~ C 8 ) are set using the previously calculated cell and window sizes ( S260 ). The neighboring cell C m most similar to C 0 is extracted using Equation 3 (S270).

Figure 112020113366916-pat00003
Figure 112020113366916-pat00003

수학식 3은 도 3의 셀 영역들의 유사도를 계산하여 중심 셀인 C0과 가장 유사한 셀을 찾는 것으로 유사도는 대상이 되는 두 셀의 픽셀 값(예컨대, 그레이)의 차가 가장 작은 주변 셀 Cm(m∈1, ... , 8)을 찾는 것이다.Equation 3 calculates the similarity of the cell regions of FIG. 3 to find the cell most similar to C 0 as the center cell . To find ∈1, ... , 8) .

추출된 Cm 및 중심 셀 C0에 대해서 수학식 4와 수학식 5를 이용하여 선택된 픽셀 I(x0, y0)에 대한 배경 B(x0, y0)를 구한다(S280). 이 과정을 축소 영상 I(x, y)의 모든 픽셀에 대하여 수행하고(S290), 배경 영상 B(x, y)를 획득한다. 이 과정에서 영상 I(x, y)의 상, 하, 좌, 우 방향의 윈도우 크기의 반에 해당하는 영역은 배경 모델링을 수행하지 않는다.For the extracted C m and the center cell C 0 , the background B (x0, y0) of the selected pixel I (x0, y0 ) is obtained using Equations 4 and 5 (S280). This process is performed for all pixels of the reduced image I (x, y) (S290), and the background image B (x, y) is obtained. In this process, background modeling is not performed on an area corresponding to half the window size in the top, bottom, left, and right directions of the image I (x, y) .

배경 모델링은 가로, 세로를 각각 1/2로 리사이즈한 영역, 즉 원 영상의 1/4의 크기(원영상을 축소)에 해당하는 영역 전체에 대해 수행하는 것이다. 이는 단지 연산수에 따른 수치로 실제 배경 모델링은 전체 영역에 대하여 수행하는 것이나 1/4로 축소된 영상에서 슬라이드 윈도우 기법을 이용하여 윈도우를 이동하고, 윈도우가 결정되면 윈도우 안에서 다시 셀을 설정하여 배경을 모델링하는 방식이다. 설정된 윈도우에서는 C0의 중심 픽셀에 해당하는 영역만 배경 모델링이 수행된다. Background modeling is performed on the entire area corresponding to the size of 1/4 of the original image (reducing the original image), that is, the area in which the width and length are resized to 1/2 respectively. This is just a numerical value according to the number of operations, and the actual background modeling is performed for the entire area, but the window is moved using the slide window technique in the image reduced to 1/4, and when the window is determined, the cell is set again in the window to set the background method of modeling. In the set window, background modeling is performed only on the area corresponding to the central pixel of C 0 .

예컨대, 640x480 크기의 영상에 대하여 배경 모델링을 수행하기 위해서는 640x480 번의 window 설정 및 window 안의 유사 셀을 계산하여 중심 픽셀 배경 모델링을 수행해야 하는 것이다. 본 실시예에서는 40x480 영상을 가로, 세로 각각을 1/2로 줄여 320x240 크기로 축소하고 축소된 영역 전체에 대하여 연산을 수행하는 것으로 원영상(640x480) 대비 축소된 영상(320x240)의 크기만큼 연산 횟수가 감소시킬 수 있다.For example, in order to perform background modeling on an image having a size of 640x480, it is necessary to perform central pixel background modeling by setting a window of 640x480 and calculating similar cells in the window. In this embodiment, the 40x480 image is reduced by half, each horizontally and vertically, reduced to a size of 320x240, and the operation is performed on the entire reduced area. can reduce

Figure 112020113366916-pat00004
Figure 112020113366916-pat00004

수학식 4는 수학식 3에서 찾은 셀과 중심 셀 간의 차를 각 셀에 대응되는 픽셀의 차를 구해 절대값의 역수를 취하는 것으로 셀의 모든 픽셀을 구한다.Equation 4 calculates the difference between the cell and the center cell found in Equation 3, calculates the difference between pixels corresponding to each cell, and takes the reciprocal of the absolute value to obtain all pixels in the cell.

Figure 112020113366916-pat00005
Figure 112020113366916-pat00005

수학식 5는 수학식 4의 결과를 이용해 모델링된 배경 픽셀 값을 구하는 것으로 diffr,c와 중심 셀 C0에 대응되는 픽셀 C0 r,c을 각각 곱하여 더하고 diffr,c의 값을 모두 더하여 역수를 취해 곱한 값을 모델링하려는 영상 픽셀 I(x0, yo )의 모델링된 배경 B(x0, y0)으로 만드는 식이다.Equation 5 is to obtain the modeled background pixel value using the result of Equation 4, by multiplying and adding diff r,c and the pixel C 0 r,c corresponding to the center cell C 0 , respectively, and adding all the values of diff r,c It is an expression of taking the reciprocal and making the multiplied value as the modeled background B (x0, y0) of the image pixel I (x0, yo ) to be modeled.

마지막으로 수학식 1의 축소 비율(resize rate)의 역수를 이용하여 원래의 영상 스케일로 확대 복원한다(S300).Finally, the image is enlarged and restored to the original image scale by using the reciprocal of the resize rate of Equation 1 (S300).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 처리하는 핵심 영상을 예시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a core image processed by the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.

실제 적외선 영상으로 원 영상(도 5의 a)과 배경 모델링 알고리즘을 사용한 모델링 영상(도 5의 (b), 모델링된 배경을 원 영상에서 제거한 핵심 영상(Saliency Image, 도 5의 c)을 3차원으로 나타낸 것이다. 도 5의 d, 도 5의 e, 도 5의 f는 2차원 측면도를 나타낸 것으로 원 영상의 그레이 레벨 대비 각각 결과의 그레이 레벨을 확인할 수 있다. 모델링된 배경(측면도, 도 5의 e) 그레이 레벨을 확인하면 원 영상의 그레이 레벨과 비슷하게 모델링된 것을 확인할 수 있다.As an actual infrared image, the original image (Fig. 5a) and the modeling image using the background modeling algorithm (Fig. 5b), the core image (Saliency Image, Fig. 5c), in which the modeled background is removed from the original image, are 3D 5d, 5e, and 5f are two-dimensional side views, each of which can confirm the gray level of the result compared to the gray level of the original image. Modeled background (side view, in FIG. 5 ) e) If the gray level is checked, it can be confirmed that the model is similar to the gray level of the original image.

Figure 112020113366916-pat00006
Figure 112020113366916-pat00006

배경이 제거된 영상(핵심 영상, 도 5의 f)를 확인해 보면 원 영상에서 배경을 제거하면 표적 영상과 노이즈만 남는다는 가정을 고려했을 때, 대략적인 평균 그레이 레벨이 0인 것으로 배경 모델링이 잘 수행된 것을 확인할 수 있다.Checking the image from which the background has been removed (core image, f of FIG. 5), considering the assumption that only the target image and noise remain when the background is removed from the original image, background modeling is performed well as the approximate average gray level is 0 it can be checked that

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치의 이진화 처리 동작을 예시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a binarization processing operation of an apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.

이진화 과정에서는 배경 모델 과정을 통해 모델링된 배경을 원 영상에서 뺀 핵심 영상을 이용하여 임계치를 계산하고 임계치를 이용하여 이진 영상을 생성하는 과정이다. In the binarization process, a threshold value is calculated using a core image obtained by subtracting the background modeled through the background modeling process from the original image, and a binary image is generated using the threshold value.

적외선 영상에서는 배경보다 뜨거운 온체(hot source) 표적뿐만 아니라 배경보다 차가운 냉체(cold source) 표적도 존재하므로 핵심 영상을 구하게 되면 음수 영역까지 고려해야 한다. 이로 인해 핵심 영상에서 표적 영역을 검출하기 위해 임계치를 구하는 과정에서 단일 문턱치를 고려하면 표적을 검출하기가 어려운 문제가 있다. In the infrared image, not only a hot source target that is hotter than the background, but also a cold source target that is colder than the background exists. For this reason, there is a problem in that it is difficult to detect a target when a single threshold is considered in the process of obtaining a threshold to detect a target region in a core image.

본 발명에서는 이를 극복하기 위해 핵심 영상을 양수 영역과 음수 영역으로 분리하여 각각의 임계치를 구하고 이를 이용해 이진화를 수행한다. 임계치를 구할 때 대상 핵심 영상의 평균 및 표준 편차를 이용하여 전역 임계치를 계산한다.In the present invention, in order to overcome this problem, the core image is divided into a positive region and a negative region, each threshold is obtained, and binarization is performed using this. When calculating the threshold, the global threshold is calculated using the average and standard deviation of the target core image.

도 6을 참조하면 이진화를 위한 동작은 다음과 같다. Referring to FIG. 6 , the operation for binarization is as follows.

핵심 영상의 양수 부와 음수 부를 분리하여 각각 제1 핵심 영상(saliency positive)과 제2 핵심 영상(saliency negative)을 생성한다(S610, S620).A first core image (saliency positive) and a second core image (saliency negative) are generated by separating the positive part and the negative part of the core image (S610 and S620).

Figure 112020113366916-pat00007
Figure 112020113366916-pat00007

다음 각각의 영상의 평균(μ)과 표준 편차(σ)를 구한다(S630, S640). Then, the average (μ) and standard deviation (σ) of each image are obtained (S630, S640).

이후 도면11의 5, 6과 같이 각각의 평균과 표준편차를 이용하여 각각의 전역 임계치인 제1 임계치(Thresholdsp)와 제2 임계치(Thresholdsn)를 구한다.Thereafter, as shown in 5 and 6 of FIG. 11 , a first threshold value ( Threshold sp ) and a second threshold value ( Threshold sn ), which are respective global thresholds, are obtained using respective averages and standard deviations.

Figure 112020113366916-pat00008
Figure 112020113366916-pat00008

제1 가중치(Kp)는 제1 임계치에 적용되는 표준 편차의 범위를 제어하여 제1 핵심 영상에 포함되어 있는 노이즈 값에 얼마나 민감하게 반응할 지를 나타내는 것으로 해당 값이 커지면 노이즈를 강하게 억제하는 반면 표적 정보도 같이 손실 될 수 있고, 해당 값이 작아지면 표적 정보 손실이 작아지는 반면 노이즈 억제 효과가 줄 수 있다. The first weight (K p ) indicates how sensitively it will respond to the noise value included in the first core image by controlling the range of the standard deviation applied to the first threshold. Target information may be lost as well, and if the corresponding value is decreased, the loss of target information may be reduced, while noise suppression effect may be given.

제2 가중치(Kn)는 제2 임계치에 적용되는 표준 편차의 범위를 제어하여 제2 핵심 영상에 포함되어 있는 노이즈 값에 얼마나 민감하게 반응할 지를 나타낸다.The second weight (K n ) indicates how sensitively to respond to the noise value included in the second core image by controlling the range of the standard deviation applied to the second threshold.

마지막으로 계산된 임계치를 이용하여 이진화를 수행하고 이진화된 두 영상을 융합한다(S690).Finally, binarization is performed using the calculated threshold and the two binarized images are fused (S690).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 영상의 표적 탐지 장치가 처리하는 이진 영상을 예시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a binary image processed by the apparatus for detecting a target of an infrared image according to an embodiment of the present invention.

원 영상에서 모델링된 배경을 제거한 영상 즉, 핵심 영상(Saliency Image)을 양수부와 음수부를 나누어 각각 제1 핵심 영상(positive, 도 7의 a), 제2 핵심 영상(negative, 도 7의 d)을 생성하고 각각의 이진화 결과(도 7의 c와 f)를 평면도로 나타낸 것이다. The image from which the modeled background is removed from the original image, that is, the core image (Saliency Image) is divided into a positive part and a negative part, respectively, a first core image (positive, FIG. 7 a) and a second core image (negative, FIG. 7 d) , and each binarization result (c and f in FIG. 7) is shown in a plan view.

실제 적외선 영상에서 표적은 배경보다 밝은 부분과 어두운 부분을 모두 포함하고 있는 상태여서 일반적인 핵심 영상에서 단일 임계치를 구하여 이진화를 수행하면 효과적으로 표적을 분리할 수 없다. In an actual infrared image, the target contains both a brighter and a darker portion than the background, so if a single threshold is obtained and binarization is performed from a general core image, the target cannot be effectively separated.

반면 도 7의 b와 e와 같이 핵심 영상을 음수부와 양수부로 분리하면 각각의 이진화 결과인 도 7의 c와 f에 도시된 바와 같이 표적이 효과적으로 분리된 것을 확인할 수 있다.On the other hand, if the core image is divided into a negative part and a positive part as shown in b and e of FIG. 7 , it can be confirmed that the target is effectively separated as shown in c and f of FIG. 7 which is the result of each binarization.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적 탐지 방법을 예시한 흐름도이다. 표적 탐지 방법은 적외선 영상의 표적 탐지 장치에 의해 수행될 수 있다.8 is a flowchart illustrating a target detection method according to another embodiment of the present invention. The target detection method may be performed by an infrared image target detection apparatus.

단계 S810에서 표적 탐지 장치는 적외선으로 촬영된 원 영상을 이용하여 배경을 모델링한다.In step S810, the target detection apparatus models the background using the original image captured by infrared rays.

단계 S820에서 표적 탐지 장치는 원 영상에서 모델링된 배경을 제거하여 핵심 영상을 생성한다.In step S820, the target detection apparatus generates a core image by removing the modeled background from the original image.

단계 S830에서 표적 탐지 장치는 핵심 영상을 배경보다 높거나 낮은 온도에 따라 제1 핵심 영상 및 제2 핵심 영상으로 구분하고 온체 표적에 따른 제1 임계치 및 냉체 표적에 따른 제2 임계치를 계산하여 이진화를 수행한다.In step S830, the target detection device divides the core image into a first core image and a second core image according to a temperature higher or lower than the background, and calculates a first threshold according to the warm-body target and a second threshold according to the cold-body target to perform binarization. carry out

단계 S840에서 표적 탐지 장치는 이진화를 수행한 표적 영역에서 표적을 선정한다.In step S840, the target detection apparatus selects a target from the target region on which binarization has been performed.

배경 모델링 과정에서 1/4 크기의 축소 영상을 사용함으로써 연산 시간을 줄이고 모델링되는 배경이 원 영상과 동일해지는 현상을 감소시킬 수 있다. 적분 영상을 사용함으로써 모델링시 유사한 셀을 찾는 연산을 빠르게 수행할 수 있다.By using a reduced image of 1/4 size in the background modeling process, it is possible to reduce the calculation time and reduce the phenomenon that the modeled background becomes the same as the original image. By using the integral image, it is possible to quickly perform an operation to find a similar cell during modeling.

이진화 과정에서 배경 모델링 결과인 핵심 영상을 양수 영상과 음수 영상으로 분리하여 각각의 임계치를 사용함으로써 온체 표적과 냉체 표적에 효과적으로 대응이 가능하다. 또한 핵심 영상의 평균 및 표준 편차를 이용한 전역 임계치를 사용함으로써 빠르게 임계치를 구하고 이진화를 수행할 수 있다.In the binarization process, the core image, which is the background modeling result, is divided into a positive image and a negative image, and each threshold is used to effectively respond to the warm-body target and the cold-body target. In addition, by using the global threshold using the mean and standard deviation of the core image, it is possible to quickly obtain the threshold and perform binarization.

표적 탐지 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스 또는 서버에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 또는 서버는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The target detection apparatus may be mounted in the form of software, hardware, or a combination thereof on a computing device or server provided with hardware elements. A computing device or server is all or part of a communication device such as a communication modem for performing communication with various devices or a wired/wireless communication network, a memory for storing data for executing a program, and a microprocessor for executing operations and commands by executing the program It can mean a variety of devices, including

표적 탐지 장치는 적어도 하나의 프로세서, 컴퓨터 판독 가능한 저장매체 및 통신 버스를 포함할 수 있다.The target detection apparatus may include at least one processor, a computer readable storage medium, and a communication bus.

프로세서는 표적 탐지 장치가 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 표적 탐지 장치로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.The processor may control the target detection device to operate. For example, the processor may execute one or more programs stored in a computer-readable storage medium. The one or more programs may include one or more computer-executable instructions, which, when executed by a processor, may be configured to cause the target detection apparatus to perform operations according to an exemplary embodiment.

컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 프로그램은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독한 가능 저장 매체는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 SAR 부엽 감소 장치에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.The computer-readable storage medium is configured to store computer-executable instructions or program code, program data and/or other suitable form of information. A program stored in a computer-readable storage medium includes a set of instructions executable by a processor. In one embodiment, the computer-readable storage medium includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash memory device , or any other form of storage medium that can be accessed by the SAR sidelobe reduction device and can store desired information, or a suitable combination thereof.

통신 버스는 프로세서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하여 SAR 부엽 감소 장치의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.A communication bus interconnects the various other components of the SAR side lobe reduction device, including a processor and a computer readable storage medium.

표적 탐지 장치는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스 및 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스 및 통신 인터페이스는 통신 버스에 연결된다. 입출력 장치는 입출력 인터페이스를 통해 장치의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.The target detection device may also include one or more input/output interfaces and one or more communication interfaces that provide interfaces for one or more input/output devices. The input/output interface and the communication interface are coupled to the communication bus. The input/output device may be coupled to other components of the device via an input/output interface.

표적 탐지 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The target detection apparatus may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, and may be implemented using a general-purpose or special-purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a system on chip (SoC) including one or more processors and controllers.

도 2, 도 6, 및 도 8에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 2, 도 6, 및 도 8에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.In FIGS. 2, 6, and 8, it is described that each process is sequentially executed, but this is only an exemplary description, and those skilled in the art can see Fig. 2 in the range that does not depart from the essential characteristics of the embodiment of the present invention. , Figs. 6, and 8 may be applied by changing the order of execution, or by executing one or more processes in parallel or adding other processes to various modifications and variations.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the present embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be performed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. Computer-readable medium represents any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. Computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. A computer program may be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing this embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which this embodiment belongs.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

Claims (13)

적외선으로 촬영된 원 영상을 이용하여 배경을 모델링하는 배경 모델링부;
상기 원 영상에서 상기 모델링된 배경을 제거하여 핵심 영상을 생성하는 배경 제거부; 및
상기 핵심 영상을 배경보다 높거나 낮은 온도에 따라 제1 핵심 영상 및 제2 핵심 영상으로 구분하고 온체 표적에 따른 제1 임계치 및 냉체 표적에 따른 제2 임계치를 계산하여 이진화를 수행하는 이진화 처리부를 포함하고,
상기 배경 모델링부는, 셀의 크기를 설정하고, 상기 셀의 범위를 지정하기 위한 영역에 해당하는 윈도우의 크기를 설정하고, 상기 원 영상을 기 설정된 축소 비율로 축소하여 축소 영상을 생성하고, 상기 축소 영상으로부터 적분 영상을 생성하며, 상기 적분 영상은 부분 영역 내부에 있는 픽셀의 합을 누적한 영상인 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
a background modeling unit for modeling a background using an original image taken with infrared light;
a background removing unit for generating a core image by removing the modeled background from the original image; and
A binarization processing unit that divides the core image into a first core image and a second core image according to a temperature higher or lower than the background and performs binarization by calculating a first threshold value according to a warm body target and a second threshold value according to a cold body target do,
The background modeling unit sets a size of a cell, sets a size of a window corresponding to an area for designating a range of the cell, reduces the original image by a preset reduction ratio to generate a reduced image, and the reduction An integral image is generated from the image, and the integral image is an image obtained by accumulating the sum of pixels in the partial region.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배경 모델링부는,
중심 셀을 설정하고,
상기 중심 셀의 상, 하, 좌, 우, 대각 방향에 동일한 크기의 셀을 일정한 픽셀을 건너 뛰어 복수의 주변 셀을 설정하고,
상기 복수의 주변 셀 중에서 상기 중심셀과 가장 유사한 셀을 선정하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
According to claim 1,
The background modeling unit,
set the center cell,
Setting a plurality of peripheral cells by skipping a certain pixel for cells of the same size in the upper, lower, left, right, and diagonal directions of the central cell,
The infrared image target detection apparatus, characterized in that selecting a cell most similar to the central cell from among the plurality of peripheral cells.
제3항에 있어서,
상기 배경 모델링부는,
상기 가장 유사한 셀을 선정하는 과정에서 비교하려는 대상 셀의 영역의 픽셀의 합을 상기 적분 영상에서 대응하는 픽셀 위치의 값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
4. The method of claim 3,
The background modeling unit,
In the process of selecting the most similar cell, the sum of pixels in the area of the target cell to be compared is calculated using the value of the pixel position in the integral image.
제3항에 있어서,
상기 배경 모델링부는,
상기 선정된 주변 셀과 상기 중심 셀 간의 차이를 이용하여 배경 모델링하려는 대상 픽셀의 배경을 생성하고,
상기 축소 영상의 모든 픽셀에 대해서 배경을 생성하여 배경 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
4. The method of claim 3,
The background modeling unit,
generating a background of a target pixel to be background modeled by using the difference between the selected peripheral cell and the central cell;
The infrared image target detection apparatus, characterized in that the background image is obtained by generating a background for all pixels of the reduced image.
제5항에 있어서,
상기 배경 모델링부는,
상기 대상 픽셀의 상, 하, 좌, 우 방향의 윈도우의 크기의 반에 해당하는 영역에 대해서 배경 모델링을 스킵하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
6. The method of claim 5,
The background modeling unit,
The apparatus for detecting a target in an infrared image, characterized in that the background modeling is skipped for an area corresponding to half the size of the windows in the upper, lower, left, and right directions of the target pixel.
제5항에 있어서,
상기 배경 모델링부는,
상기 배경 영상을 상기 축소 비율의 역수를 이용하여 원래 크기로 복원하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
6. The method of claim 5,
The background modeling unit,
The apparatus for detecting a target of an infrared image, characterized in that the background image is restored to its original size by using a reciprocal of the reduction ratio.
제1항에 있어서,
상기 이진화 처리부는,
상기 핵심 영상의 양수 값에 따라 제1 핵심 영상을 생성하고,
상기 핵심 영상의 음수 값에 따라 제2 핵심 영상을 생성하고,
상기 제1 핵심 영상의 평균과 표준편차를 이용하여 상기 제1 임계치를 계산하고,
상기 제2 핵심 영상의 평균과 표준편차를 이용하여 상기 제2 임계치를 계산하고,
상기 제1 임계치를 기준으로 제1 이진화 영상을 생성하고,
상기 제2 임계치를 기준으로 제2 이진화 영상을 생성하고,
상기 제1 이진화 영상 및 상기 제2 이진화 영상을 융합하여 표적 영역을 획득하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
According to claim 1,
The binarization processing unit,
generating a first core image according to the positive value of the core image;
generating a second core image according to a negative value of the core image;
calculating the first threshold using the average and standard deviation of the first core image;
calculating the second threshold using the average and standard deviation of the second core image;
generating a first binarized image based on the first threshold,
generating a second binarized image based on the second threshold,
The infrared image target detection apparatus, characterized in that by fusing the first binarized image and the second binarized image to obtain a target area.
제1항에 있어서,
상기 이진화를 수행한 표적 영역에서 표적을 선정하는 표적 선정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 영상의 표적 탐지 장치.
According to claim 1,
Infrared image target detection apparatus, characterized in that it further comprises a target selection unit for selecting a target in the target region on which the binarization has been performed.
적외선 영상의 표적 탐지 장치에 의한 표적 탐지 방법에 있어서,
적외선으로 촬영된 원 영상을 이용하여 배경을 모델링하는 단계;
상기 원 영상에서 상기 모델링된 배경을 제거하여 핵심 영상을 생성하는 단계; 및
상기 핵심 영상을 배경보다 높거나 낮은 온도에 따라 제1 핵심 영상 및 제2 핵심 영상으로 구분하고 온체 표적에 따른 제1 임계치 및 냉체 표적에 따른 제2 임계치를 계산하여 이진화를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 배경을 모델링하는 단계는, 셀의 크기를 설정하고, 상기 셀의 범위를 지정하기 위한 영역에 해당하는 윈도우의 크기를 설정하고, 상기 원 영상을 기 설정된 축소 비율로 축소하여 축소 영상을 생성하고, 상기 축소 영상으로부터 적분 영상을 생성하며, 중심 셀과 주변 셀을 설정하고, 상기 적분 영상을 이용하여 상기 중심 셀과 가장 유사한 주변 셀을 선정하고, 상기 선정된 주변 셀과 상기 중심 셀 간의 차이를 이용하여 배경 모델링하려는 대상 픽셀의 배경을 생성하는 것을 특징으로 하는 표적 탐지 방법.
In the target detection method by the target detection apparatus of the infrared image,
modeling a background using the original image taken with infrared light;
generating a core image by removing the modeled background from the original image; and
Separating the core image into a first core image and a second core image according to a temperature higher or lower than the background, calculating a first threshold value according to a warm body target and a second threshold value according to a cold body target, and performing binarization; ,
The modeling of the background includes setting a size of a cell, setting a size of a window corresponding to an area for designating a range of the cell, and reducing the original image by a preset reduction ratio to generate a reduced image, , generate an integral image from the reduced image, set a central cell and a peripheral cell, select a peripheral cell most similar to the central cell using the integral image, and determine the difference between the selected peripheral cell and the central cell A target detection method, characterized in that the background of the target pixel to be modeled is generated using the background model.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 이진화를 수행하는 단계는,
상기 핵심 영상의 양수 값에 따라 제1 핵심 영상을 생성하고,
상기 핵심 영상의 음수 값에 따라 제2 핵심 영상을 생성하고,
상기 제1 핵심 영상의 분산도를 이용하여 상기 제1 임계치를 계산하고,
상기 제2 핵심 영상의 분산도를 이용하여 상기 제2 임계치를 계산하고,
상기 제1 임계치를 기준으로 제1 이진화 영상을 생성하고,
상기 제2 임계치를 기준으로 제2 이진화 영상을 생성하고,
상기 제1 이진화 영상 및 상기 제2 이진화 영상을 융합하여 표적 영역을 획득하는 것을 특징으로 하는 표적 탐지 방법.
11. The method of claim 10,
The step of performing the binarization is,
generating a first core image according to the positive value of the core image;
generating a second core image according to a negative value of the core image;
calculating the first threshold using the variance of the first key image;
calculating the second threshold using the variance of the second key image;
generating a first binarized image based on the first threshold,
generating a second binarized image based on the second threshold,
The target detection method, characterized in that by fusing the first binarized image and the second binarized image to obtain a target region.
제10항에 있어서,
상기 이진화를 수행한 표적 영역에서 표적을 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 탐지 방법.
11. The method of claim 10,
Target detection method, characterized in that it further comprises the step of selecting a target from the target region on which the binarization has been performed.
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