一種基于海岸線數(shù)據(jù)及頻譜分析的艦船目標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及艦船目標(biāo)檢測(cè)方法，特別涉及一種基于海岸線數(shù)據(jù)及頻譜分析的艦船 目標(biāo)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，獲取高分辨率圖像已經(jīng)成為趨勢(shì)之一。高分辨率圖像 中目標(biāo)細(xì)節(jié)清晰、灰度信息豐富，為目標(biāo)檢測(cè)提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)于高分辨率遙感圖 像的應(yīng)用而言，目標(biāo)的檢測(cè)是其一項(xiàng)重要的應(yīng)用。海洋遙感圖像中的艦船目標(biāo)具有較高的 經(jīng)濟(jì)價(jià)值和軍事價(jià)值，基于遙感圖像對(duì)艦船目標(biāo)進(jìn)行精確定位是一項(xiàng)有意義的工作。
[0003] 現(xiàn)有的針對(duì)艦船目標(biāo)的檢測(cè)，尤其是對(duì)高分辨率圖像中艦船目標(biāo)的檢測(cè)，往往受 到較多的噪聲干擾。其中，一種噪聲是復(fù)雜的陸地地物對(duì)海面艦船目標(biāo)檢測(cè)引入的干擾。一 般通過提取艦船船體與周圍地物的空間關(guān)系特征，從而將艦船目標(biāo)與陸地地物分開以達(dá)到 目標(biāo)檢測(cè)的目的。但是由于艦船目標(biāo)與地物關(guān)系一般較為復(fù)雜，例如，實(shí)際情況中，艦船可 能靠岸停泊，容易與地物混淆。直接考慮艦船與地物的空間關(guān)系，分離處理的效果往往不盡 如人意，從而影響了后續(xù)的目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果。
[0004] 此外，另一種噪聲是自然景物中云層引入的。對(duì)于這部分噪聲，其較高的亮度值會(huì) 給艦船檢測(cè)結(jié)果帶來較多的虛警?，F(xiàn)有的檢測(cè)方法往往采用較為復(fù)雜的方法去除該類噪 聲，導(dǎo)致對(duì)大幅面衛(wèi)星圖像中艦船目標(biāo)的檢測(cè)需要消耗較大的計(jì)算資源和時(shí)間。本方法以 二維快速傅里葉變換為基礎(chǔ)，通過分析其頻譜特征，能夠以較快速度和較小代價(jià)濾除噪聲， 完成艦船目標(biāo)的檢測(cè)，以獲得檢測(cè)結(jié)果并能滿足后續(xù)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)由于艦船目標(biāo)與地物易發(fā)生混淆而不能有效 去除噪聲以及大幅面衛(wèi)星圖像中艦船目標(biāo)的檢測(cè)消耗較大的計(jì)算資源和時(shí)間的問題，而提 出的一種基于海岸線數(shù)據(jù)及頻譜分析的艦船目標(biāo)檢測(cè)方法。
[0006] 上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 步驟一、獲得同一地點(diǎn)的海岸線矢量數(shù)據(jù)和高分辨率衛(wèi)星遙感圖像，完成海岸線 矢量數(shù)據(jù)比例尺和高分辨率衛(wèi)星遙感圖像的分辨率兩類數(shù)據(jù)坐標(biāo)系的統(tǒng)一，在手動(dòng)修正微 小細(xì)節(jié)后，利用陸地掩膜去除高分辨率衛(wèi)星遙感圖像中陸地地物噪聲；形成背景全為海洋 的圖像數(shù)據(jù)即掩膜后的圖像；
[0008] 步驟二、對(duì)掩膜后的圖像進(jìn)行分塊處理，形成圖像塊，對(duì)圖像塊進(jìn)行二維快速傅里 葉變換得到傅里葉變換后的圖像塊，判斷傅里葉變換后的圖像塊是否含有云層噪聲；若傅 里葉變換后的圖像塊含有云層噪聲，則根據(jù)模板設(shè)計(jì)加入漢明窗的濾波器對(duì)傅里葉變換后 的圖像塊進(jìn)行濾波，得到去除云層噪聲后的圖像；
[0009] 步驟三、對(duì)去除云層噪聲后的圖像進(jìn)行灰度閾值分割的二值化得到二值化圖像， 在二值化圖像中檢測(cè)到種子點(diǎn)或種子區(qū)域；根據(jù)檢測(cè)到種子點(diǎn)或種子區(qū)域進(jìn)行區(qū)域生長獲 得艦船船體區(qū)域；
[0010] 其中，檢測(cè)到種子點(diǎn)或種子區(qū)域進(jìn)行區(qū)域生長獲得艦船船體區(qū)域的具體過程為：
[0011] (1)獲得種子區(qū)域之后，采用相對(duì)二值化閾值低于20%的生長閾值進(jìn)行八鄰域的 區(qū)域生長；
[0012] (2)以種子區(qū)域中的點(diǎn)為中心，判斷八連通域中的點(diǎn)的值是否大于選定生長閾值； 若八連通域中的點(diǎn)的值大于選定生長閾值，將八連通域中的點(diǎn)的值設(shè)為1 ;
[0013] (3)重復(fù)步驟（1)和（2)直到八鄰域的區(qū)域相鄰兩次區(qū)域生長的結(jié)果一致或重復(fù) 步驟⑴和⑵進(jìn)行了 20次為止；得到八鄰域的區(qū)域生長獲得的完整的艦船船體區(qū)域；
[0014] 步驟四、通過艦船船體區(qū)域的面積和長寬比特征進(jìn)行篩選，獲得最終的高分辨率 衛(wèi)星圖像中艦船目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果。
[0015] 發(fā)明效果
[0016] 本發(fā)明提出一種解決不同噪聲存在時(shí)的高分辨率遙感圖像中的艦船目標(biāo)檢測(cè)問 題的方法。在獲取海岸線矢量數(shù)據(jù)和高分辨率遙感圖像的前提下，將兩類數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一 坐標(biāo)系下，利用海岸線數(shù)據(jù)對(duì)陸地地物進(jìn)行掩膜達(dá)到去除一部分噪聲的目的。進(jìn)而在較為 簡單的地物環(huán)境中對(duì)云層噪聲進(jìn)行去除，以減小該類噪聲引入的檢測(cè)虛警，最后能通過檢 測(cè)方法獲得衛(wèi)星圖像中的艦船目標(biāo)。
[0017] 本發(fā)明通過利用海岸線數(shù)據(jù)對(duì)陸地進(jìn)行掩膜處理，盡管艦船目標(biāo)與地物易發(fā)生混 淆也能有效的去除噪聲。
[0018] 本發(fā)明旨在解決不同噪聲存在時(shí)的高分辨率遙感圖像中的艦船目標(biāo)檢測(cè)問題。在 獲取海岸線矢量數(shù)據(jù)和高分辨率遙感圖像的前提下，將兩類數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一坐標(biāo)系下，利 用海岸線數(shù)據(jù)對(duì)陸地地物進(jìn)行掩膜達(dá)到去除一部分噪聲的目的。進(jìn)而在較為簡單的地物環(huán) 境中對(duì)云層噪聲進(jìn)行去除，以減小該類噪聲引入的檢測(cè)虛警，最后能通過檢測(cè)方法獲得艦 船目標(biāo)。
[0019] 基于海岸線數(shù)據(jù)的陸地噪聲去除；
[0020] 進(jìn)行陸地噪聲去除的前提是已經(jīng)獲得同一地點(diǎn)的海岸線矢量數(shù)據(jù)和高分辨率衛(wèi) 星遙感圖像，根據(jù)矢量數(shù)據(jù)比例尺和衛(wèi)星圖像的分辨率完成兩類數(shù)據(jù)坐標(biāo)系的統(tǒng)一，在手 動(dòng)修正微小細(xì)節(jié)后，完成陸地掩膜以達(dá)到陸地地物噪聲去除的目的。
[0021] 基于頻譜特征的云層噪聲去除；
[0022] 對(duì)圖像塊進(jìn)行二維快速傅里葉變換，對(duì)于帶有云層噪聲的圖像塊，其幅度值的頻 譜特征是沿一條或兩條坐標(biāo)軸存在明顯的突起。根據(jù)模板設(shè)計(jì)加入漢明窗的濾波器進(jìn)行濾 波，完成云層噪聲的去除。
[0023] 基于閾值分割和區(qū)域生長的艦船目標(biāo)檢測(cè)；
[0024] 完成噪聲的去除后，對(duì)待處理的圖像進(jìn)行閾值分割，獲取種子點(diǎn)或種子區(qū)域。然后 進(jìn)行八鄰域的區(qū)域生長得到艦船船體區(qū)域，最后通過艦船的長寬比等特征完成篩選，獲得 最終的艦船目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，如圖10(a)和圖10(b)所示。
【附圖說明】
[0025] 圖1為【具體實(shí)施方式】一提出的基于海岸線數(shù)據(jù)及頻譜分析的艦船目標(biāo)檢測(cè)方法 流程圖；
[0026] 圖2(a)為【具體實(shí)施方式】二提出的海岸線數(shù)據(jù)的可視化概覽示意圖；
[0027] 圖2(b)為【具體實(shí)施方式】二提出的海岸線數(shù)據(jù)的局部細(xì)節(jié)示意圖；
[0028] 圖3(a)為【具體實(shí)施方式】二提出的海岸線矢量數(shù)據(jù)與衛(wèi)星圖像的疊合后的結(jié)果示 意圖；
[0029] 圖3(b)為【具體實(shí)施方式】二提出的對(duì)海岸線矢量微調(diào)并進(jìn)行掩膜后的結(jié)果示意 圖；
[0030] 圖4(a)為【具體實(shí)施方式】四提出的僅有云層噪聲的圖像塊示例圖；
[0031] 圖4(b)為【具體實(shí)施方式】四提出的僅有云層噪聲的圖像塊在頻域上的特征示意 圖；
[0032] 圖5(a)為【具體實(shí)施方式】四提出的云層噪聲和艦船目標(biāo)同時(shí)存在的圖像塊示例 圖；
[0033] 圖5(b)為【具體實(shí)施方式】四提出的云層噪聲和艦船目標(biāo)同時(shí)存在的圖像塊在頻域 上的特征示意圖；
[0034] 圖6(a)為【具體實(shí)施方式】四提出的僅有艦船目標(biāo)的圖像塊示例圖；
[0035] 圖6(b)為【具體實(shí)施方式】四提出的僅有艦船目標(biāo)的圖像塊在頻域上的特征示意 圖；
[0036] 圖7(a)為【具體實(shí)施方式】五提出的濾波器設(shè)計(jì)模板示意圖（白色部分代表可以通 過濾波器的部分，黑色的代表不能通過濾波器的部分）；
[0037] 圖7(b)為【具體實(shí)施方式】六提出的去噪濾波器的頻率響應(yīng)示意圖；
[0038] 圖8(a)為【具體實(shí)施方式】六提出