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为提高空中红外小目标检测速度,提出了一种基于灰值形态学序列图像膨胀累加、背景估计和自适应阈值分割的并行结构小目标分割算法.该算法对灰值膨胀运算后的相邻三帧图像进行累加以增强小目标能量;将灰值形态学开、闭运算的平均值作为背景估计图像;采用自适应阈值算法从二者相减的差图像中分割出可能目标;其中小目标能量增强和背景估计采用并行处理结构.基于Visual C++6.0编程进行了实验,结果表明,算法对连续三帧768像素×576像素红外视频采集图像的处理时间为3.73s,较常规串行分割算法快一倍以上.