一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，屬于空中加油過程圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域。圖像處理方法：利用實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)圖像二值化先驗(yàn)閾值表，依次遍歷表中的二值化閾值，使用該閾值檢測視頻序列圖像中的目標(biāo)，選擇首次目標(biāo)成功檢測使用的閾值為環(huán)境適用閾值，用以處理視頻序列后續(xù)的各幀圖像；當(dāng)后續(xù)某幀圖像目標(biāo)檢測失敗時(shí)，重新使用先驗(yàn)閾值表中的閾值進(jìn)行目標(biāo)檢測，以更新環(huán)境適用閾值。本發(fā)明極大可能地保留了錐套目標(biāo)的外部特征，提高了錐套目標(biāo)圖像處理的適應(yīng)性。
【專利說明】
一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，屬于空中加油過程圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]基于視覺的自主空中加油系統(tǒng)，是在受油機(jī)上安裝攝像頭，拍攝前方加油機(jī)所攜帶的加油錐套圖像，由機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)對攝像機(jī)傳輸?shù)膱D像信號進(jìn)行處理和解算生成導(dǎo)航參數(shù)。飛控系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航參數(shù)調(diào)整受油機(jī)的位置和姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)受油機(jī)插頭與加油錐套的對接。
[0003]圖像檢測和識別前通常要對圖像進(jìn)行二值化處理，即閾值分割。圖像閾值化分割是一種傳統(tǒng)的最常用的圖像分割方法，因其實(shí)現(xiàn)簡單、計(jì)算量小、性能較穩(wěn)定而成為圖像分割中最基本和應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù)。常用的閾值分割方法有全局固定閾值和局部自適應(yīng)閾值，全局固定閾值在實(shí)際應(yīng)用中適應(yīng)性較差，局部自適應(yīng)閾值算法的優(yōu)化集中在閾值選取方法的改進(jìn)上。高空加油的真實(shí)圖像處理環(huán)境光線條件復(fù)雜、亮度變化大，采用某一固定值進(jìn)行閾值分割，易丟失錐套目標(biāo)的形狀特征，對后續(xù)的檢測識別效果產(chǎn)生影響?，F(xiàn)有的空中加油仍然停留在手動對接的階段，基于視覺的自主空中加油仍處于理論研究和仿真實(shí)驗(yàn)階段，目前尚未有將自適應(yīng)閾值用于空中加油錐套圖像處理的應(yīng)用。本申請擬針對空中加油過程圖像處理環(huán)境的特點(diǎn)，提出一種閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)整閾值的圖像二值化方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述【背景技術(shù)】的不足，提供了一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，實(shí)現(xiàn)了閾值的閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)整，解決了固定閾值分割錐套圖像易丟失目標(biāo)形狀特征的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，包括如下步驟:
A、利用實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)圖像二值化先驗(yàn)閾值表；
B、待受油機(jī)到達(dá)錐套前方會合點(diǎn)處時(shí)，開始采集錐套的視頻序列；
C、遍歷先驗(yàn)閾值表，選擇首次目標(biāo)成功檢測使用的閾值為環(huán)境適用閾值；
D、以步驟C中的環(huán)境適用閾值作為閾值，對視頻序列中后續(xù)各幀圖像進(jìn)行逐幀處理，檢測視頻序列圖像中的目標(biāo):當(dāng)后續(xù)各幀圖像中出現(xiàn)檢測目標(biāo)失敗的情況時(shí)，對首幀檢測目標(biāo)失敗的圖像執(zhí)行步驟C以更新環(huán)境適用閾值，直至完成視頻序列所有圖像的目標(biāo)檢測任務(wù)。
[0006]作為所述自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A采用如下方法預(yù)設(shè)圖像二值化先驗(yàn)閾值表，具體包括如下步驟:
Al、在實(shí)驗(yàn)時(shí)采集不同場景下的錐套拍攝圖像，并按場景亮度排序，
A2、采用逐步增大閾值的方法對上述各圖像進(jìn)行二值化處理，使得閾值分割后的圖像經(jīng)特征提取能夠成功檢測到目標(biāo)，
A3、按圖像順序記錄各場景下成功檢測到目標(biāo)的閾值，用以形成先驗(yàn)閾值表。
[0007]進(jìn)一步的，所述自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法中，步驟A2采用基于圓形特征的圖像檢測法進(jìn)行特征提取。
[0008]再進(jìn)一步的，所述自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，步驟D中所述對視頻序列中后續(xù)各幀圖像進(jìn)行逐幀處理，包括對對視頻序列中后續(xù)各幀圖像進(jìn)行閾值分割、目標(biāo)檢測、受油機(jī)位置信息和姿態(tài)信息的解算。
[0009]再進(jìn)一步的，所述自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法中，步驟C具體包括如下步驟:
Cl、利用先驗(yàn)閾值表中的第i個(gè)閾值對視頻序列當(dāng)前幀圖像進(jìn)行閾值分割，
C2、對閾值分割后的圖像進(jìn)行圖像檢測:
在檢測錐套目標(biāo)成功時(shí)，記錄第i個(gè)閾值，
在檢測錐套目標(biāo)失敗時(shí)，1的取值加I返回步驟Cl，
其中，i為大于O的整數(shù)。
[0010]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
(1)對不同場景下的錐套拍攝圖像采用不同閾值，極大可能地保留了錐套目標(biāo)的外部特征，為后續(xù)檢測和識別算法提供保障；
(2)采用先驗(yàn)閾值表記錄不同光照條件下的閾值，在后期視頻序列圖像逐幀處理中通過查表即可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)整，無需手動修改閾值或通過復(fù)雜的算法求解閾值，提高了錐套目標(biāo)圖像處理的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0012]圖2為采用不同閾值的二值化處理的效果對比圖。
[0013]圖3為遍歷先驗(yàn)閾值表尋找環(huán)境適用閾值的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理算法如圖1所示，具體包括如下步驟。
[0016]步驟1:設(shè)置先驗(yàn)閾值。
[0017]實(shí)驗(yàn)時(shí)采集不同光線環(huán)境中的錐套圖像，對這些圖像根據(jù)場景亮度進(jìn)行編號，并依次對圖像進(jìn)行處理。圖像處理的過程包括:閾值分割和基于圓形特征的圖像檢測。逐步增大所采用閾值，使得二值化處理后的圖像能成功地檢測到內(nèi)圓，記錄此時(shí)所采用的閾值(如圖2所示，采用不同的閾值進(jìn)行二值化處理，其效果對目標(biāo)的邊緣檢測結(jié)果影響顯著)。將這些閾值依照編號記錄成表，該表即為不同場景下錐套目標(biāo)檢測的先驗(yàn)閾值表。也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置先驗(yàn)閾值表。
[0018]步驟2:攝像頭采集圖像。
[0019]當(dāng)受油機(jī)到達(dá)錐套前方會合點(diǎn)處，攝像頭啟動，開始采集錐套的視頻序列。
[0020]步驟3:尋找環(huán)境適用閾值。
[0021]對視頻序列的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行處理。閾值分割階段，對先驗(yàn)閾值表中的值依次進(jìn)行嘗試，直至成功檢測錐套，記錄該閾值為環(huán)境適用閾值，具體流程圖3所示。
[0022]利用先驗(yàn)閾值表中的第i個(gè)閾值對視頻序列當(dāng)前幀圖像進(jìn)行閾值分割，并進(jìn)行圖像檢測:此幀圖像中目標(biāo)檢測成功時(shí)，記錄第i個(gè)閾值為環(huán)境適用閾值，檢測失敗時(shí)，i的取值加I繼續(xù)搜索先驗(yàn)閾值表，i為大于O的整數(shù)。
[0023]步驟4:以步驟3中記錄的值作為二值化處理時(shí)的閾值，對視頻序列后續(xù)各幀進(jìn)行逐幀處理:包括閾值分割、目標(biāo)檢測和受油機(jī)位置和姿態(tài)的解算。若視頻序列后續(xù)幀中有圖像經(jīng)處理后未檢測到目標(biāo)，重復(fù)步驟3，即重新查找先驗(yàn)閾值表選取合適閾值，并記錄為環(huán)境適用閾值以處理后續(xù)幀。可見，本申請根據(jù)目標(biāo)檢測結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整二值化處理的閾值，實(shí)現(xiàn)了閾值的閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)整。
[0024]步驟5:對接任務(wù)成功，退出程序。
[0025]綜上所述，本申請具有以下有益效果:
(1)對不同場景下的錐套拍攝圖像采用不同閾值，極大可能地保留了錐套目標(biāo)的外部特征，為后續(xù)檢測和識別算法提供保障；
(2)采用先驗(yàn)閾值表記錄不同光照條件下的閾值，在后期視頻序列圖像逐幀處理中通過查表即可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)整，無需手動修改閾值或通過復(fù)雜的算法求解閾值，提高了錐套目標(biāo)圖像處理的適應(yīng)性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，其特征在于，包括如下步驟: A、預(yù)設(shè)圖像二值化先驗(yàn)閾值表； B、待受油機(jī)到達(dá)錐套前方會合點(diǎn)處時(shí)，開始采集錐套的視頻序列； C、遍歷先驗(yàn)閾值表，選擇首次目標(biāo)成功檢測使用的閾值為環(huán)境適用閾值； D、以步驟C中的環(huán)境適用閾值作為閾值對視頻序列中后續(xù)各幀圖像進(jìn)行逐幀處理，檢測視頻序列圖像中的目標(biāo):當(dāng)后續(xù)各幀圖像中出現(xiàn)檢測目標(biāo)失敗的情況時(shí)，對首幀檢測目標(biāo)失敗的圖像執(zhí)行步驟C以更新環(huán)境適用閾值，直至完成視頻序列所有圖像的目標(biāo)檢測任務(wù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，其特征在于，步驟A采用如下方法預(yù)設(shè)圖像二值化先驗(yàn)閾值表，具體包括如下步驟: Al、在實(shí)驗(yàn)時(shí)采集不同場景下的錐套拍攝圖像，并按場景亮度排序， A2、采用逐步增大閾值的方法對上述各圖像進(jìn)行二值化處理，使得閾值分割后的圖像經(jīng)特征提取能夠成功檢測到目標(biāo)， A3、按圖像順序記錄各場景下成功檢測到目標(biāo)的閾值，用以形成先驗(yàn)閾值表。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，其特征在于，步驟A2采用基于圓形特征的圖像檢測法進(jìn)行特征提取。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，其特征在于，步驟D中所述對視頻序列中后續(xù)各幀圖像進(jìn)行逐幀處理，包括:對視頻序列中后續(xù)各幀圖像進(jìn)行閾值分割、目標(biāo)檢測、受油機(jī)位置信息和姿態(tài)信息的解算。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述一種自適應(yīng)閾值的加油錐套圖像處理方法，其特征在于，步驟C具體包括如下步驟: Cl、利用先驗(yàn)閾值表中的第i個(gè)閾值對視頻序列當(dāng)前幀圖像進(jìn)行閾值分割， C2、對閾值分割后的圖像進(jìn)行圖像檢測: 在檢測錐套目標(biāo)成功時(shí)，記錄第i個(gè)閾值， 在檢測錐套目標(biāo)失敗時(shí)，1的取值加I返回步驟Cl， 其中，i為大于O的整數(shù)。
【文檔編號】G06T7/00GK105894528SQ201610289466
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】單堯, 孫永榮, 劉建業(yè), 黃斌, 朱云峰, 李旺靈
【申請人】南京航空航天大學(xué)