[發明專利]一種基于小波變換和OTSU閾值的SAR圖像海陸分割方法

有效

• 申請號: 201210536981.2
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102968798A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 顧丹丹;許小劍;張秀玲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T11/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

技術領域

本發明涉及SAR圖像海洋目標監視系統的海陸分割的技術領域，特別涉及一種基于小波變換和OTSU閾值的SAR圖像海陸分割方法。

背景技術

海陸分割是SAR圖像海洋目標監視系統的關鍵技術之一。如圖1(a)所示（參見文獻[1]G.Margarit,J.Barba-Milanes,and?A.Tabasco,“Operational?ship?monitoring?system?based?on?synthetic?aperture?radar?processing,”Remote?Sens.,Vol.1,No.3,Aug.2009,pp.375-392.），通過該方式屏蔽陸地區域，可將目標搜索范圍鎖定于海洋區域，大大減少艦船檢測算法應用于陸地區域產生的虛警，降低系統的整體計算負擔。

傳統上，通常利用地形圖文件中的信息來標記海岸線，屏蔽陸地區域（參見文獻[2]D.J.Crisp,“The?state-of-the-art?in?ship?detection?in?synthetic?aperture?radar?imagery，”Intell.,Surveillance?and?Reconnaissance?Div,Inf.Sci.,Lab.,Def.,Sci.Technol.Org,Edinburgh,S.A.,Australia,May，2004.）。但是如圖1(b)所示（參見文獻[1]），當地形圖繪制不精確、分辨率較低，或缺少精確的衛星成像位置信息時，基于地形圖文件的方法通常會誤標記或漏標記部分海岸線。根據海面與陸地的SAR圖像特性差異，而提出的基于圖像處理技術的自動海陸分割方法，能在很大程度上克服傳統方法的不足，滿足海洋目標監視系統的應用需求。圖1(b)中的黑色曲線即為自動海陸分割方法得到的精確海岸線，白色曲線為采用傳統方式標記的海岸線。

現有技術一的技術方案：

文獻[3]（J.Lee,I.Jurkevich,“Coastline?detection?and?tracking?in?SAR?images,”IEEE?Trans.on?Geoscience?and?Remote?Sensing,Vol.28,No.4,July?1990,pp.662-668.）利用Sigma濾波、Sobel邊緣檢測子、均值濾波、直方圖計算、閾值檢測、Robert算子、邊沿跟蹤等一系列基本圖像處理技術，解決SAR圖像中的海陸分割問題，能夠有效地檢測出大部分海岸線。該方法的基本流程如圖2所示。

現有技術一的缺點為：

盡管文獻[3]中方法通過現有較成熟的基本圖像處理技術，實現了海岸線檢測，但其仍然存在以下缺點：

(1)過多地采用基于窗口的圖像處理技術，如Sigma濾波、Sobel算子、均值濾波、Robert算子，它們的性能均依賴于窗口尺寸的大小。這就意味著算法實現過程中在參數設置方面需要較多的人工干預，以得到較精確的檢測結果，故算法的魯棒性有限。

(2)多次閾值處理和邊緣跟蹤對算法性能具有很大影響，而兩者均在一定程度上依賴于經驗參數。

(3)該方法的基本實現流程較復雜。

現有技術二的技術方案為：

文獻[4]（A.Niedermeier,E.Romaneeβen,and?S.Lehner,“Detection?of?coastline?in?SAR?images?using?wavelet?methods,”IEEE?Trans.on?Geoscience?and?Remote?Sensing,Vol.38,No.5,Sep.2000,pp.2270-2281.）提出一種基于小波變換和活動輪廓模型的海岸線檢測方法，其基本流程如圖3所示。首先利用小波邊緣檢測（參見文獻[5]S.Mallat?and?S.Zhong,“Characterization?of?signals?from?multiscale?edges,”IEEE?Trans.Pattern?Anal.Machine?Intell.,Vol.14,July?1992,pp.710-732.）得到大于特定閾值的所有邊緣；然后，通過塊跟蹤算法粗略分割出海陸邊界區域；在此基礎上，根據邊緣長度和能量進行局部邊緣選擇，去除干擾邊緣，進而通過擴展各小波尺度上的結果，得到位置相對精確但不連續的海陸邊界線；最后，采用活動輪廓模型方法進行邊緣跟蹤和連接，得到連續的海岸線。

現有技術二的缺點：

文獻[4]中方法的主要缺點如下：