本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及一種基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

遙感圖像的分辨率越來(lái)越高，數(shù)據(jù)量大、細(xì)節(jié)復(fù)雜，導(dǎo)致目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別與監(jiān)測(cè)的算法復(fù)雜度高。未來(lái)的軍事戰(zhàn)爭(zhēng)或者災(zāi)害應(yīng)急處理等諸多條件下，需要在遙感平臺(tái)上實(shí)時(shí)地對(duì)某些特定區(qū)域的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)。但是遙感平臺(tái)上搭載的圖像處理系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)遙感平臺(tái)處理系統(tǒng))，不論是存儲(chǔ)空間，還是計(jì)算速度都很難滿(mǎn)足在線(xiàn)實(shí)時(shí)處理，一般都是發(fā)回地面站處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，大幅度提高了遙感圖像在線(xiàn)處理的效率，有效利用計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)了在遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)中實(shí)時(shí)在線(xiàn)識(shí)別與監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)方法，包括構(gòu)建矢量文件庫(kù)和實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)兩個(gè)部分；

構(gòu)建矢量文件庫(kù)：

步驟A1，利用遙感器對(duì)需要監(jiān)測(cè)的多個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行圖像拍攝，將所拍攝圖像傳送到地面站處理系統(tǒng)，構(gòu)建底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟A2，利用地面站處理系統(tǒng)對(duì)底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像進(jìn)行矢量標(biāo)注，畫(huà)出多個(gè)封閉的多邊形，并加上編號(hào)，生成矢量文件；

步驟A3，將矢量文件傳送到遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)，構(gòu)建矢量文件庫(kù)；

實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)：

步驟B1，利用遙感器拍攝特定區(qū)域的圖像，并輸入到遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)；

步驟B2，在步驟A3構(gòu)建的矢量文件庫(kù)中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件；

步驟B3，將步驟B2所選取的矢量文件進(jìn)行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜文件；

步驟B4，依據(jù)步驟B1中拍攝到的圖像和步驟B3生成的掩膜文件，對(duì)所述特定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選的，步驟A2中所述矢量文件包括各封閉多邊形頂點(diǎn)的地理坐標(biāo)，及各封閉多邊形的編號(hào)。

優(yōu)選的，步驟B3中所述柵格化處理是將矢量文件轉(zhuǎn)換成柵格文件。

優(yōu)選的，步驟B3中柵格化時(shí)采用內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散算法或掃描線(xiàn)算法。

優(yōu)選的，步驟B3中所述掩膜文件為二值或多值掩膜文件。

優(yōu)選的，步驟B3中柵格化后的掩膜文件涉及的區(qū)域范圍若為步驟B1拍攝到的圖像范圍的一個(gè)子集時(shí)，則在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)的范圍為掩膜文件所涉及區(qū)域。

優(yōu)選的，步驟B3中所生成的掩膜文件的空間分辨率與步驟B1拍攝到的圖像的空間分辨率相同。

優(yōu)選的，步驟B4中進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)時(shí)，依據(jù)掩膜信息對(duì)搜索范圍進(jìn)行縮減。

優(yōu)選的，所述的遙感器為機(jī)載或星載遙感裝置。

本發(fā)明的基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)、地面站處理系統(tǒng)，所述遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)與所述地面站處理系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其特征在于，

所述地面站處理系統(tǒng)包括底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)、矢量文件生成單元、地面信號(hào)收發(fā)單元；所述底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)包括遙感器拍攝的需要監(jiān)測(cè)的多個(gè)區(qū)域的圖像；矢量文件生成單元配置為對(duì)底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像進(jìn)行矢量標(biāo)注，畫(huà)出多個(gè)封閉的多邊形，并加上編號(hào)，生成矢量文件；地面信號(hào)收發(fā)單元配置為從遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)接收遙感器拍攝的底圖圖像，向遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)發(fā)送由矢量文件生成單元生成的矢量文件；

所述遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)包括矢量文件庫(kù)、遙感圖像接收單元、掩膜文件生成單元、目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)單元、遙感平臺(tái)信號(hào)收發(fā)單元；遙感平臺(tái)信號(hào)收發(fā)單元配置為接收地面信號(hào)收發(fā)單元發(fā)送的矢量文件；矢量文件庫(kù)包括由遙感平臺(tái)信號(hào)收發(fā)單元接收的矢量文件；遙感圖像接收單元配置為接收遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像；掩膜文件生成單元配置為從矢量文件庫(kù)中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件并進(jìn)行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜文件；目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)單元配置為依據(jù)遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像、以及掩膜文件生成單元生成的與所述特定區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜文件，對(duì)特定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明將底圖圖像標(biāo)注矢量文件，生成二值或多值柵格圖像掩膜，依據(jù)該掩膜對(duì)遙感器實(shí)時(shí)獲取的影像進(jìn)行區(qū)域篩選，大幅縮小了目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)算法的搜索范圍，提高了處理效率，實(shí)現(xiàn)了遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)在線(xiàn)實(shí)時(shí)的目標(biāo)監(jiān)測(cè)。由于矢量文件很小，占用的遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)存儲(chǔ)空間也較小。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)施例的流程示意圖；

圖2是本實(shí)施例中步驟A2的矢量標(biāo)注示意圖；

圖3是本實(shí)施例中拍攝的特定區(qū)域圖像；

圖4是處理圖3時(shí)用到的柵格掩膜。

圖5是本實(shí)施例中基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)方法，如圖1所示，包括構(gòu)建矢量文件庫(kù)和實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)兩個(gè)部分；

構(gòu)建矢量文件庫(kù)：

步驟A1，利用遙感器對(duì)需要監(jiān)測(cè)的多個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行圖像拍攝，將所拍攝圖像傳送到地面站處理系統(tǒng)，構(gòu)建底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟A2，如圖2所示，利用地面站處理系統(tǒng)對(duì)底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像進(jìn)行矢量標(biāo)注，畫(huà)出多個(gè)封閉的多邊形，并加上編號(hào)，生成矢量文件；

步驟A3，將矢量文件傳送到遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)，構(gòu)建矢量文件庫(kù)；本實(shí)施例中的遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)采用了嵌入式芯片；

實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)：

步驟B1，利用遙感器拍攝特定區(qū)域的圖像，并輸入到遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)；本實(shí)施例中拍攝到的圖像如圖3所示；

步驟B2，在步驟A3構(gòu)建的矢量文件庫(kù)中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件；

步驟B3，將步驟B2所選取的矢量文件進(jìn)行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜文件；本實(shí)施例中生成的二值掩膜文件如圖4所示；

步驟B4，依據(jù)步驟B1中拍攝到的圖像和步驟B3生成的掩膜文件，對(duì)所述特定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)。

本實(shí)施例中步驟A1中所述底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像為未經(jīng)處理的遙感影像?？梢詾橥粋€(gè)遙感器拍攝的遙感圖像，也可以包括不同遙感器拍攝的、不同時(shí)相、不同空間分辨率、覆蓋地球表面可能存在的典型地物類(lèi)型的、多個(gè)地理區(qū)域的高質(zhì)量遙感影像。底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中遙感圖像的來(lái)源并不影響本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施和技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)。

如圖2所示，本實(shí)施例中步驟A2用ArcGIS軟件進(jìn)行矢量標(biāo)注，標(biāo)注時(shí)對(duì)于陸地、水域畫(huà)出了幾個(gè)封閉的多邊形，并賦予了不同的編號(hào)。矢量標(biāo)注還可以通過(guò)QGIS等其他商用或開(kāi)源地理信息系統(tǒng)軟件完成，也可通過(guò)其他方法完成。

所述矢量文件包括各封閉多邊形頂點(diǎn)的地理坐標(biāo)，及各封閉多邊形的編號(hào)。其中編號(hào)是根據(jù)需求自定義的，如0表示海域、1表示草地、2表示機(jī)場(chǎng)。

所述矢量文件占用存儲(chǔ)空間很小，每個(gè)矢量文件所占的存儲(chǔ)空間僅為幾十到幾百KB。

本實(shí)施例中步驟B3中所述柵格化處理是將矢量文件轉(zhuǎn)換成柵格文件。

本實(shí)施例中步驟B3中柵格化時(shí)采用了掃描線(xiàn)算法，還可以采用內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散算法或其他能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的算法。

本實(shí)施例中步驟B3中所述掩膜文件為二值或多值掩膜文件。

本實(shí)施例中步驟B3中柵格化后的掩膜文件涉及的區(qū)域范圍若為步驟B1拍攝到的圖像范圍的一個(gè)子集時(shí)，則在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)的范圍為掩膜文件所涉及區(qū)域。

本實(shí)施例中步驟B3中所生成的掩膜文件的空間分辨率與步驟B1拍攝到的圖像的空間分辨率相同。

本實(shí)施例中步驟B4中進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)時(shí)，依據(jù)掩膜信息對(duì)搜索范圍進(jìn)行縮減。

本實(shí)施例中的遙感器為機(jī)載或星載遙感裝置，也可以為其他類(lèi)型遙感裝置。

本發(fā)明基于掩膜進(jìn)行識(shí)別時(shí)，依靠掩膜信息大幅度減少了算法的處理范圍。例如要識(shí)別艦船時(shí)，只需在掩膜標(biāo)記為水域的范圍內(nèi)對(duì)艦船進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掩膜標(biāo)記為陸地的區(qū)域則無(wú)需進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的一種基于矢量掩膜的遙感圖像在線(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖5所示，包括遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)、地面站處理系統(tǒng)，所述遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)與所述地面站處理系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

所述地面站處理系統(tǒng)包括底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)、矢量文件生成單元、地面信號(hào)收發(fā)單元；所述底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)包括遙感器拍攝的需要監(jiān)測(cè)的多個(gè)區(qū)域的圖像；矢量文件生成單元配置為對(duì)底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像進(jìn)行矢量標(biāo)注，畫(huà)出多個(gè)封閉的多邊形，并加上編號(hào)，生成矢量文件；地面信號(hào)收發(fā)單元配置為從遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)接收遙感器拍攝的底圖圖像，向遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)發(fā)送由矢量文件生成單元生成的矢量文件。

所述遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)包括矢量文件庫(kù)、遙感圖像接收單元、掩膜文件生成單元、目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)單元、遙感平臺(tái)信號(hào)收發(fā)單元；遙感平臺(tái)信號(hào)收發(fā)單元配置為接收地面信號(hào)收發(fā)單元發(fā)送的矢量文件；矢量文件庫(kù)包括由遙感平臺(tái)信號(hào)收發(fā)單元接收的矢量文件；遙感圖像接收單元配置為接收遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像；掩膜文件生成單元配置為從矢量文件庫(kù)中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件并進(jìn)行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜文件；目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)單元配置為依據(jù)遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像、以及掩膜文件生成單元生成的與所述特定區(qū)域?qū)?yīng)的掩膜文件，對(duì)特定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明利用地面站處理系統(tǒng)的大存儲(chǔ)空間與高運(yùn)算能力的優(yōu)勢(shì)，將需要占用較大存儲(chǔ)空間的底圖圖像數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在地面站處理系統(tǒng)中，矢量標(biāo)注的工作也在地面站處理系統(tǒng)中完成；傳送到遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)的矢量文件占用的存儲(chǔ)空間較小，利用矢量掩膜縮減了搜索空間，使得目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性得到提高，而且降低了對(duì)遙感平臺(tái)處理系統(tǒng)性能的要求，從而降低了實(shí)現(xiàn)成本。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的方法步驟、單元、模塊，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說(shuō)明電子硬件和軟件的可互換性，在上述說(shuō)明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。