[發(fā)明專利]一種基于紋理特征的合成孔徑聲納目標(biāo)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210150609.8
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN103425990B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳強;田杰;劉維;黃海寧;張春華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T7/00;G06T7/49
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉,楊青

1.一種基于紋理特征的合成孔徑聲納目標(biāo)檢測方法，該方法通過分析合成孔徑聲納圖像的紋理特征，對合成孔徑聲納圖像中的目標(biāo)進行檢測，所述方法包含：

步驟101)讀入原始合成孔徑聲納圖像，并計算原始圖像在距離向和方位向的灰度共生矩陣；

步驟102)基于得到的灰度共生矩陣計算能夠反應(yīng)紋理特征的若干特征參量對應(yīng)的特征值變化規(guī)律曲線；

步驟103)將計算得到的特征值變化規(guī)律曲線與統(tǒng)計背景區(qū)域特征參量值或目標(biāo)區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線之一進行比較或者僅僅與存儲的背景區(qū)域特征參量值變化曲線相比較，如果與統(tǒng)計目標(biāo)區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線一致或與統(tǒng)計背景區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線不同則可以判斷存在目標(biāo)；否則僅有背景沒有目標(biāo)；

其中，所述統(tǒng)計背景區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線為：對合成孔徑聲納圖像的灰度共生矩陣獲取的背景區(qū)域紋理特征量進行分析統(tǒng)計得到的背景區(qū)域的變換曲線；所述統(tǒng)計目標(biāo)區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線為：對合成孔徑聲納圖像的灰度共生矩陣獲取的目標(biāo)區(qū)域的紋理特征量進行分析統(tǒng)計得到的目標(biāo)區(qū)域的變換曲線；

所述灰度共生矩陣具體采用如下算法獲得：

取圖像N×N中任意一點(x,y)及偏離它的另一點(x+a,y+b)，設(shè)該點對的灰度值為(g₁,g₂)；

令(x,y)在整幅圖像中移動，則可以得到各種(g₁,g₂)值，設(shè)灰度的級數(shù)為k，則(g₁,g₂)的組合方式共有k²種；

對于整幅圖像而言，統(tǒng)計出每一種(g₁,g₂)值出現(xiàn)的次數(shù)，然后排列成一個方陣，再用(g₁,g₂)出現(xiàn)的總次數(shù)將它們歸一化為出現(xiàn)的概率P(g₁,g₂)，這樣就得到圖像的灰度共生矩陣；

其中，當(dāng)a＝1,b＝0時，像素對是水平的，即對應(yīng)SAS圖像距離向的紋理特征；當(dāng)a＝0,b＝1時，像素對是垂直的，即對應(yīng)SAS圖像方位向的紋理特征；當(dāng)a＝1,b＝1時，像素對是沿右對角的，即對應(yīng)SAS圖像右對角方向的紋理特征；當(dāng)a＝1,b＝-1時，像素對是左對角的，即對應(yīng)SAS圖像左對角方向的紋理特征；

其中，以上(x,y)表示圖像中的像素點的坐標(biāo),而a和b表示坐標(biāo)間隔；g₁,g₂表示像素點對的灰度值；

所述特征參量包含：

反應(yīng)紋理粗細程度的角二階矩和能量參數(shù)，當(dāng)角二階矩和能量值大時，紋理粗，能量大；反之，當(dāng)角二階矩和能量值小時，紋理細，能量小；

反應(yīng)紋理溝紋的深淺程度的對比度參數(shù)，當(dāng)對比度值大時，紋理的溝紋深；反之，如果紋理溝紋淺，則對比度值小；

反應(yīng)圖像是否具有某個方向的紋理特征的相關(guān)性參數(shù)，如果圖像具有某個方向的紋理，則該方向上的灰度共生矩陣的相關(guān)性值大；和

反應(yīng)圖像中紋理的非均勻程度或者復(fù)雜程度的熵參數(shù)，如果圖像中沒有任何紋理，則灰度共生矩陣幾乎為零矩陣；如果圖像中紋理復(fù)雜，則熵值大；

所述統(tǒng)計背景區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線為：

距離向：

背景區(qū)域的能量幾乎沒有變化，而目標(biāo)區(qū)域的能量則先下降后上升；

背景區(qū)域的相關(guān)性隨著距離向偏移的增大僅緩慢下降，并沒有顯著變化；

背景區(qū)域的對比度在整個距離向偏移的范圍內(nèi)幾乎沒有變化；

背景區(qū)域的熵值較為穩(wěn)定，幾乎不隨距離向偏移的增大而變化，并且始終保持為1；

方位向：

背景區(qū)域的相關(guān)性則在開始迅速下降為0，接著幾乎保持不變，并且目標(biāo)區(qū)域的相關(guān)性始終大于背景區(qū)域的相關(guān)性；

背景區(qū)域在方位向的熵值與其在距離向的情況幾乎相同，表明其為完全隨機的區(qū)域

所述統(tǒng)計目標(biāo)區(qū)域特征參量值變化規(guī)律曲線為：

距離向：

目標(biāo)區(qū)域的能量則先下降后上升；

目標(biāo)區(qū)域的相關(guān)性在偏移量為前三分之一時的范圍內(nèi)快速下降，并始終大于背景區(qū)域的相關(guān)性，而在中間三分之一的范圍內(nèi)緩慢下降，接著在最后三分之一的范圍內(nèi)緩慢上升；

目標(biāo)區(qū)域的對比度則隨著距離向偏移的增大顯著上升，后緩慢下降，并且背景區(qū)域的對比度始終顯著小于目標(biāo)區(qū)域的對比度；

目標(biāo)區(qū)域的熵值在起始段的范圍內(nèi)始終為零，其后增大到0.5，并且波動劇烈；

方位向：

目標(biāo)區(qū)域的相關(guān)性首先迅速下降，然后緩慢下降接近0；

目標(biāo)區(qū)域的熵值除在少數(shù)值外，幾乎全部為0。