[發明專利]一種基于時空協同判定的“貓眼”效應目標識別方法

有效

• 申請號: 201010271430.9
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN101976342A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 李麗;任熙明;劉麗
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域

本發明涉及一種圖像識別方法，特別是涉及一種基于時空協同判定的“貓眼”效應目標識別方法。它是利用激光成像探測系統獲取圖像序列并識別“貓眼”效應目標，屬于激光成像及數字圖像處理技術領域。

(二)背景技術

一般地，成像光學系統可以近似看成是一個透鏡與一個探測器焦平面的組合，當一束入射的平行激光束聚焦到焦平面上時，由于焦平面是一個反射面，按光的可逆原理，激光束會沿原路返回，從而產生方向性好、能量集中的平行反射光，其光強大大超過普通漫反射光強，這就是成像光學系統的“貓眼”效應。

針對光學系統的“貓眼”效應，目前國內外的許多研究已證實了它的應用價值。其中，基于“貓眼效應”的激光主動探測系統，因其具有早期預警的優勢，得到了廣泛的應用。目前國內有關于通過激光成像及圖像處理實現“貓眼”效應目標探測的文獻報道，其采用了基于目標灰度和形狀特征的識別方法，然而該方法在復雜背景中識別目標效果不佳，缺乏可靠性。

(三)發明內容

1、目的：本發明針對已有識別方法的不足，提供了一種基于時空協同判定的“貓眼”效應目標識別方法。該方法處理的圖像源是利用脈沖激光作為照明光源以及高速工業相機作為探測器采集的圖像序列。

2、技術方案：見圖1、圖2，本發明一種基于時空協同判定的“貓眼”效應目標識別方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：獲取主被動圖像；

步驟二：主被動圖像差分運算；

步驟三：閾值分割；

步驟四：二值化圖像邏輯與運算；

步驟五：標記連通域并記錄其形心坐標；

步驟六：記錄灰度值集合；

步驟七：分析灰度值集合；

步驟八：鎖定目標區域。

本發明通過高速工業相機對脈沖激光照明的目標場景進行成像，在激光脈沖高電平和低電平持續時間內分別獲得主動圖像(主動圖像即依靠自主光源出射光輻射經待測目標反射的光信號所形成的像)和被動圖像(被動圖像即依靠目標本身輻射光或者反射光形成的像)；選取多對主被動圖像分別進行相減運算，得到多幅差分圖像，再通過自適應閾值分割出相應的二值化圖像；相鄰的二值化圖像進行邏輯與運算和形態學閉運算(閉運算即先膨脹再腐蝕的形態學變換，膨脹即采用向量加法對兩個集合進行合并，腐蝕即采用向量減法對兩個集合進行合并)得到一系列分割區域，再通過形心公式求出每個分割區域的形心坐標，并分析這些形心坐標點在圖像序列中的灰度值分布頻率，與激光脈沖頻率進行比對。若通過頻率比對后得到多個頻率匹配分割區域，則再通過圓形度和偏心率對相應分割區域作進一步判別，最后鎖定目標所在區域。

3、優點及功效：本發明的優點是實現了背景分離，降低了圖像處理的數據量，并且采用目標空間特性和時間特性作為判據識別目標，具有高可靠性。

(四)附圖說明

圖1為本發明的流程框圖；

圖2是對步驟七分析灰度值集合和步驟八鎖定目標所在區域內容的具體說明圖。

圖中符號說明如下：

S101-S108是表示步驟一至步驟八的步驟代號；S201-S206是步驟七和步驟八內容解釋的步驟代號。

(五)具體實施方式

本發明采用脈沖激光作為主動光源，能實現全天候目標識別；接收設備使用高速工業相機；能在數字信號處理器平臺上實現實時高速的目標識別。

見圖1、圖2，本發明是一種基于時空協同判定的“貓眼”效應目標識別方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：獲取主被動圖像。在T秒內，基于頻率為f_L的脈沖激光和快門開關頻率為f_C的高速工業相機采集到的圖像序列標記為：

{I(x_i，y_i，t₀)，I(x_i，y_i，t₁)，……，I(x_i，y_i，t_n-1)，i∈(0，1，……，N-1)，j∈(0，1，……，M-1)}