基于热红外图像的人体目标检测方法探索

薛定谔方程是量子力学中的一个基本方程。求解该方程可得到描述粒子全部量子态的波函数ψ（r，t），其中r为位置矢量，t为时间。

当波函数ψ（r，t）的初值ψ（r，t=0）为二维图像时，以傅里叶变换形式表达的薛定谔方程的解称为薛定谔变换［99］。将图像像素视为粒子，并限定其只能在图像定义域Ω所确定的二维场内自由运动时，薛定谔变换可以简化表达为

其中，和分别为ψ（r，t）和ψ0（r）的傅里叶变换；a为常系数，它和t的乘积被称为反应时间，表示粒子离开初始位置向外传播的时长。

以二值图像为例，图3.35展示了在不同反应时间下的薛定谔变换效果。可见，薛定谔变换能够使目标像素能量向周围扩散，且扩散范围随at增大而扩大，当at值足够大时，目标像素能量会在Ω内均匀分布。图3.36进一步展示了对存在破碎人体目标的二值图像进行薛定谔变换的效果。经此变换，可以发现人体内部缺损区域在比人体周围背景区域接受更多能量后灰度显著提升，得以被填充。所以在薛定谔变换图像上，将缺损已被填充的人体区域重新分割出来，即可实现对其中破碎人体目标的修复。但是，薛定谔变换在连通人体碎片的同时也使碎片边缘变得模糊。为准确定位这些连通区边缘，可以对它们进行增强。为此，使用Canny算子检测输入热红外图像的边缘，去除其中散点后合并到待修复的二值图像中，接下来再作薛定谔变换，之后对比变换前和变换后的对应位置上的灰度值，选出其中较大者构成工作图像I（x，y）。

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图3.35　薛定谔变换示例

图3.36　薛定谔变换对破碎人体区域的填充

经上述预处理，再应用所述LSAC模型分割I（x，y）。当模型收敛时，提取由LSF收敛值确定的前景区域即得修复结果。图3.37显示了本节算法详细流程，图中方框指示了其主要组成模块。