專利名稱：基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理與計算機視覺領(lǐng)域，主要涉及一種海上目標(biāo)圖像識別方法， 尤其涉及一種用于海上目標(biāo)識別與定位的海天線檢測方法。
背景技術(shù)：
我國具有綿長的海岸線和廣闊的海洋國土，在中國近代史上，我們“有海無防”，但在二十一世紀(jì)的今天，我國海軍信息化技術(shù)存在落后的現(xiàn)狀，仍然導(dǎo)致我們“有海難防”，不能適應(yīng)現(xiàn)代化信息戰(zhàn)爭下保衛(wèi)我國神圣海洋國土的需要。在這種背景下，研究海上目標(biāo)圖像識別技術(shù)，實現(xiàn)先進的信息處理技術(shù)是未來高科技戰(zhàn)爭的迫切需要。在海洋軍事領(lǐng)域中， 海上目標(biāo)是重要的軍事目標(biāo)，也是偵察和打擊的主要對象，而遠距離海上目標(biāo)通常都是出現(xiàn)在海天線附近，通過檢測海天線可以將目標(biāo)進行潛在區(qū)域定位，縮小了目標(biāo)搜索的范圍， 減小了目標(biāo)識別的計算量，因此海天線檢測是海上目標(biāo)識別的前提和關(guān)鍵，海天線檢測技術(shù)的研究具有非常重要的軍事意義。在海面遠距離平視狀態(tài)下，海面艦船目標(biāo)成像一般分為三個區(qū)域天空區(qū)域、海天線區(qū)域、海面區(qū)域。遠距離的目標(biāo)若是出現(xiàn)，則一定處于海天線區(qū)域中。因此為了確定海天線區(qū)域，通過檢測海天線，可以確定目標(biāo)出現(xiàn)的位置。針對上述特點，通過確定海天線區(qū)域， 對于減少后續(xù)?？毡尘皥D像的目標(biāo)檢測以及定位等工作的計算量、抑制海天線區(qū)域外不必要的噪聲及假目標(biāo)的干擾具有重要的意義。海面和天空連接處是灰度變化較大的區(qū)域，因而海天線是灰度梯度變化較大點的連線。由于海天線一般情況下是一條亮度由高(天空)到低(海面)的漸變帶，并且通常都有一定的傾斜度，因此可以將其細化、擬合為一條直線。近年來有許多學(xué)者開展了海天線檢測方法的研究，但傳統(tǒng)的算法主要采用圖像分割方法進行檢測。中國期刊《應(yīng)用科技》2006, Vol. 33, No. 6, pp. 96-98刊登了一篇題為“復(fù)雜海天線區(qū)域檢測算法研究”的論文，作者謝紅等人在該論文中公開了其采用最大類間方差法(OTSU)進行海天線檢測的研究成果，

圖1給出了采用該檢測方法的實驗結(jié)果。圖1(a) 為原始圖像，圖1(b)為最大類間方差法OSTU閾值分割圖像，圖1(c)為在原始圖像上疊加 OSTU分割線。由圖1可見，采用最大類間方差法進行海天線的檢測并不理想，這是因為它是一種整體的閾值分割方法，它通過整個圖像的灰度分布特性采用單一的閾值進行圖像分割，這決定了它的抗噪能力較差。對整幅圖像采用一個整體的閾值進行分割，在很多情況下會出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，尤其可能會使部分海天線偏差嚴重，如圖1(c)上的右半部分就出現(xiàn)了嚴重偏差。由于采用最大類間方差法進行閾值分割后，難以檢測到理想的海天線。因此，要實現(xiàn)有效的海天線檢測必須研究和尋找更為有效、準(zhǔn)確和實時的算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能夠在復(fù)雜海面壞境中有效的、精確的、實時的、抗干擾能力強的海天線檢測方法。
本發(fā)明的海天線檢測方法包括以下步驟第一步，當(dāng)接到海上艦船目標(biāo)識別與定位裝置發(fā)出的檢測命令后，通過相應(yīng)的傳感器采集一幀分辨率為W*H的圖像；第二步，求取一幀圖像中w列所對應(yīng)的高梯度關(guān)鍵點Pi并組成高梯度關(guān)鍵點統(tǒng)計 ^P= {P1,P2,…，pw}，其中高梯度關(guān)鍵點Pi在圖像中的位置為(Xi，yi)，i = 1，2，…， w，且w < W，所述高梯度關(guān)鍵點Pi在同一列上的相鄰兩條線段L1和L2之間具有最大灰度值平均值之差，所述相鄰兩條線段L1和L2各含有M個像素點，且M遠小于H ；第三步，根據(jù)下式計算所述高梯度關(guān)鍵點統(tǒng)計集合P = {Pl, P2,…，Pj的最小二乘法擬合直線的相關(guān)參數(shù)

權(quán)利要求
1. 一種基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟 第一步，當(dāng)接到海上艦船目標(biāo)識別與定位裝置發(fā)出的檢測命令后，通過相應(yīng)的傳感器采集一幀分辨率為W*H的圖像；第二步，求取一幀圖像中w列所對應(yīng)的高梯度關(guān)鍵點Pi并組成高梯度關(guān)鍵點統(tǒng)計集合 P={Pi，P2，…，pw}，其中高梯度關(guān)鍵點Pi在圖像中的位置為(Xi，yi)，i = 1，2，…，w，且 w ^ W，所述高梯度關(guān)鍵點Pi在同一列上的相鄰兩條線段L1和L2之間具有最大灰度值平均值之差，所述相鄰兩條線段L1和L2各含有M個像素點，且M遠小于H ；第三步，根據(jù)下式計算所述高梯度關(guān)鍵點統(tǒng)計集合P= {Pl, P2,…，pw}的最小二乘法擬合直線的相關(guān)參數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法，其特征在于求取所述高梯度關(guān)鍵點Pi的具體步驟為計算第i列中H個像素點的兩條相鄰線段L1和L2的灰度值平均值之差，首次計算采用以下公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法，其特征在于作為所述高梯度關(guān)鍵點統(tǒng)計集合P= {Pl, P2,…，Pj中的高梯度關(guān)鍵點Pi均勻分布在所述一幀圖像的寬度上，且W = W/m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法，其特征在于取所述距離閾值D為所述一幀圖像高度H的5%;所述自適應(yīng)數(shù)量閾值N為w的30% 60% ；所述線性相關(guān)閾值R在0. 8 0. 9之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法，其特征在于所述一幀圖像的寬度W = 600 (像素)，高度H = 440 (像素)；取m = 20 (像素)，即計算所述高梯度關(guān)鍵點 Pi 的列 w 二 30 ；取 M = 20，N = 12，R = 0. 85。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高梯度關(guān)鍵點的海天線檢測方法，適用于海上艦船目標(biāo)識別與定位裝置。本發(fā)明基于視覺信息的高效注意機制，首先通過采用遞推優(yōu)化算法和變分辨率采樣技術(shù)，獲得圖像列上的高梯度關(guān)鍵點的統(tǒng)計集合，并對該統(tǒng)計集合進行最小二乘法直線擬合，將統(tǒng)計集合中不滿足距離閾值條件的局外點剔除后獲得高梯度關(guān)鍵點的精選集合，對精選集合重新進行最小二乘法直線擬合后，將同時滿足自適應(yīng)數(shù)量閾值和線性相關(guān)閾值的高梯度關(guān)鍵點精選集合判定為海天線。本發(fā)明解決了在復(fù)雜海面環(huán)境中有效、精確、實時檢測海天線的問題，并具有抗干擾能力強、計算效率高的特點。
文檔編號G06T7/00GK102279973SQ20101019990
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者李良福, 鄭寶忠, 錢鈞, 陳衛(wèi)東 申請人:中國兵器工業(yè)第二○五研究所