[發明專利]一種基于頻域分析的可見光遙感圖像感興趣區域檢測方法

有效

• 申請號: 201310132714.3
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103177458A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 張立保;楊凱娜;余先川;徐金東
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06T7/40
• 分類號: G06T7/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理及圖像識別技術領域，具體涉及一種基于頻域分析的可見光遙感圖像感興趣區域檢測方法。

背景技術

遙感圖像的感興趣區域檢測是遙感與信息交叉學科的重點、難點問題，無論在軍事領域還是民用領域，都具有重要的理論研究意義與實際應用價值。傳統的遙感圖像感興趣區域檢測方法往往都是知識驅動的，經過圖像分割與特征提取等過程，先驗知識庫與分割閾值的好壞直接決定了后續圖像處理效果，同時，先驗知識庫的建立本身又是一個比較復雜的問題，一般需要綜合考慮各種專家知識庫、多種區域目標特征模型、背景區域特點等。視覺注意模型為遙感圖像感興趣區檢測提供了一個全新的視角，不同于傳統的檢測方法，視覺注意模型完全由數據驅動，不涉及知識庫等外部因素的影響。將視覺注意模型引入遙感圖像感興趣區域的檢測具有重大的意義。近些年來，已有一些研究與分析將視覺注意模型引入遙感圖像感興趣區域檢測中，并且成為一項提高大規模數據分析實時性和準確性的重要技術方法。這些方法模擬了人類視覺系統(human?visual?system，HVS)的視覺注意，它可以提供觀察者可能的感興趣區域信息，繼而在該區域中尋找具體目標，這樣可以幫助制定合理的計算資源分配方案，從而大幅地提升已有圖像處理系統的運行效率。這種遙感圖像感興趣區域檢測方法在保證準確檢測結果的前提下減少了時間消耗與資源占用，具有重要的應用價值和實際意義。

在基于低層視覺特征的視覺注意模型方面，1998年，Itti等人在文章“A?Model?of?Saliency-Based?Visual?Attention?for?Rapid?Scene?Analysis”中通過模仿人類視覺自底向上的注意機制，運用金字塔圖像不同級交叉相減的方式，計算出圖像顏色、方向和強度三個通道的圖，通過疊加三個通道圖，形成顯著圖。在顯著圖中，一些重要目標能夠被顯著性區域突出。Itti模型同人類視覺系統十分接近，利用了各種視覺特性產生顯著圖。張鵬等人在文章“基于視覺注意的遙感圖像分析方法”中根據人類視覺系統的生理結構與認知特點，基于Itti的視覺注意模型提出了一個遙感圖像分析模型，并在此基礎上開發出了一種新的遙感圖像分析方法。該方法在一定程度上具備了類似于人類視覺系統的選擇性加工能力。將其應用于多種類型的真實遙感圖像，獲得了較為滿意的實驗結果。

在基于數學方法的視覺注意模型方面，Harel等人在文章“Graph-Based?Visual?Saliency”中提出了基于圖論的算法(Graph-based?visual?saliency，GBVS)。這種算法在特征提取的過程中類似Itti算法模擬視覺原理，在顯著圖生成的過程引入馬爾可夫鏈(Markow?chains)，用純數學計算得到顯著值。王鑫等人在文章“基于圖像顯著性區域的遙感圖像機場檢測”中針對已有方法對圖像逐像素進行分析的不足，基于GBVS模型將人眼的注意力選擇計算模型引入到遙感圖像的機場目標檢測中，提出一種基于圖像顯著性區域的遙感圖像中機場目標檢測與識別的方法，以提高自動目標檢測的效率。

基于低層視覺特征的視覺注意模型較好地模擬了人眼視覺的關注方式，但是沒有充分考慮圖像的頻域特征，同時計算速度慢、效率低，難以達到實時應用的要求?；跀祵W方法的視覺注意模型計算速度快，但是僅考慮了圖像的自身特征，容易出現漏檢、誤檢的現象。近些年Ell和Sangwine等人將四元數傅里葉變換應用到彩色圖像中。其優勢在于把彩色圖像視為一個矢量整體，不僅獲得了彩色圖像頻域信息的完整描述，而且保留了彩色圖像各通道間的相互關系，可以用于可見光遙感圖像的感興趣區域檢測中。

在感興趣區域描述方面，傳統方法中，用一個固定半徑圓來描述感興趣區域。它在識別隨機區域時會帶來大量冗余信息，不利于圖像的壓縮。使用單一閾值的速度非常快，但是感興趣區域會有很多小碎片，區域中會有一些黑斑，區域的描述不夠準確。最大類間方差法(Ostu方法)是一種自動的非參數非監督的閾值選擇法，該方法可以說是自適應計算單閾值的簡單高效方法。該方法具有計算簡單、自適應強等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種基于頻域分析的可見光遙感圖像感興趣區域檢測方法，該方法用于對可見光遙感圖像的感興趣區域進行精確檢測?，F有的感興趣區域檢測方法主要依靠圖像在空域中表現出來的各種特征完成檢測，沒有充分考慮圖像的頻域特性，針對可見光遙感圖像的感興趣區域進行檢測時，對細節豐富且顯著的地物信息無法完成精確檢測。所以本發明方法主要關注兩個方面：

1)提升可見光遙感圖像感興趣區域檢測精度，獲得更為準確的感興趣區域信息；