工程科学学报，第38卷，第6期：876885,2016年6月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.6:876-885,June 2016 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2016.06.019:http://journals.ustb.edu.cn 流形正则化多核模型的模糊红外目标提取 杨 焘，付冬梅四 北京科技大学自动化学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:fdm2003@163.com 摘要针对模糊边缘的红外目标提取问题，提出一种基于流形正则化多核半监督分类的提取方法.首先应用最大类间方 差法计算初始分割阈值，获得确定化的目标和背景区域以及待确定化的模糊边缘区域：然后建立各区域内像素点邻域空间 集，并通过多核函数特征映射获得邻域空间中灰度均值和方差信息特征值，通过流形正则获得邻域空间中位置信息特征值： 在特征值基础上，建立半监督分类模型对模糊边缘区域像素点邻域空间集进行类别划分：最后计算最佳分割阈值.对比实验 结果表明，该方法提取模糊边缘红外目标效果好且运算效率高· 关键词模糊边缘：目标提取：核函数：流形正则化 分类号TP391 Extraction of blurred infrared targets based on a manifold regularized multiple-kernel model YANG Tao,FU Dong-mei School of Automation and Electrical Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:fdm2003@163.com ABSTRACT Specific to the problem of infrared target extraction with blurred edges,this article introduces an extraction method based on a manifold regularized multiple kernel semi-supervised classification model.Firstly,the maximum variance of inter-elass (OTSU)method is used to compute the initial segmentation threshold,and the certain target and background areas and the uncertain blurred edge area are determined.Then,local space sets of pixels are constructed in each area,the multiple-kernel functions are used to map the grayscale mean and variance in local space,and the location information feature in local space is obtained by manifold regu- larization (MR).On the basis of features,a semi-supervised classification model is established to classify the local space sets of pixels in the blurred edge area.Finally,the optimal segmentation threshold is computed.Experiments with comparisons show that this meth- od is efficient and less in time-consuming. KEY WORDS blurred edge;target extraction:kernel functions;manifold regularization 红外图像是以图像形式表达的红外探测设备测量 条件时其温度场变化随着时间增加而愈加缓慢，使得 物体表面温度分布信息的成像技术，使人眼不能直接 边缘区域更为模糊，这种情况在红外热痕迹图像中更 看到的表面温度分布，转化为可以看到的热图像，能够 加明显.红外热痕迹图像中的目标边缘带有很强的模 作为工业生产的重要测温和诊断手段以及军事中夜视 糊性，以红外热像仪(AVI0H2600)拍摄的手部红外图 设备等重要技术.由于红外图像可观察到目标物体与 像为例，在环境温度为27.2℃的条件下，背景物体为 周围环境温度场分布，从而图像往往是模糊的，尤其是 木板，手部在木板上平放，拍摄手部离开木板后的热痕 图像中目标与周围环境接触的边缘区域，无其他外在 迹图像如图1所示.从图中可知，随着时间增加，目标 收稿日期：201505-28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(61272358)工程科学学报，第 38 卷，第 6 期: 876--885，2016 年 6 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 6: 876--885，June 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 06． 019; http: / /journals． ustb． edu． cn 流形正则化多核模型的模糊红外目标提取 杨 焘，付冬梅 北京科技大学自动化学院，北京 100083  通信作者，E-mail: fdm2003@ 163． com 摘 要 针对模糊边缘的红外目标提取问题，提出一种基于流形正则化多核半监督分类的提取方法． 首先应用最大类间方 差法计算初始分割阈值，获得确定化的目标和背景区域以及待确定化的模糊边缘区域; 然后建立各区域内像素点邻域空间 集，并通过多核函数特征映射获得邻域空间中灰度均值和方差信息特征值，通过流形正则获得邻域空间中位置信息特征值; 在特征值基础上，建立半监督分类模型对模糊边缘区域像素点邻域空间集进行类别划分; 最后计算最佳分割阈值． 对比实验 结果表明，该方法提取模糊边缘红外目标效果好且运算效率高． 关键词 模糊边缘; 目标提取; 核函数; 流形正则化 分类号 TP391 Extraction of blurred infrared targets based on a manifold regularized multiple-kernel model YANG Tao，FU Dong-mei School of Automation and Electrical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: fdm2003@ 163． com ABSTＲACT Specific to the problem of infrared target extraction with blurred edges，this article introduces an extraction method based on a manifold regularized multiple kernel semi-supervised classification model． Firstly，the maximum variance of inter-class ( OTSU) method is used to compute the initial segmentation threshold，and the certain target and background areas and the uncertain blurred edge area are determined． Then，local space sets of pixels are constructed in each area，the multiple-kernel functions are used to map the grayscale mean and variance in local space，and the location information feature in local space is obtained by manifold regu￾larization ( MＲ) ． On the basis of features，a semi-supervised classification model is established to classify the local space sets of pixels in the blurred edge area． Finally，the optimal segmentation threshold is computed． Experiments with comparisons show that this meth￾od is efficient and less in time-consuming． KEY WOＲDS blurred edge; target extraction; kernel functions; manifold regularization 收稿日期: 2015--05--28 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 61272358) 红外图像是以图像形式表达的红外探测设备测量 物体表面温度分布信息的成像技术，使人眼不能直接 看到的表面温度分布，转化为可以看到的热图像，能够 作为工业生产的重要测温和诊断手段以及军事中夜视 设备等重要技术． 由于红外图像可观察到目标物体与 周围环境温度场分布，从而图像往往是模糊的，尤其是 图像中目标与周围环境接触的边缘区域，无其他外在 条件时其温度场变化随着时间增加而愈加缓慢，使得 边缘区域更为模糊，这种情况在红外热痕迹图像中更 加明显． 红外热痕迹图像中的目标边缘带有很强的模 糊性，以红外热像仪( AVIO-H2600) 拍摄的手部红外图 像为例，在环境温度为 27. 2 ℃ 的条件下，背景物体为 木板，手部在木板上平放，拍摄手部离开木板后的热痕 迹图像如图 1 所示． 从图中可知，随着时间增加，目标