[發(fā)明專利]一種公路地標(biāo)約束下的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310321512.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103456026B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)煨?/a>;彭凡;張力;藥珩;楊智慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/20
• 分類號(hào): G06T7/20;G06K9/32
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于成像自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與導(dǎo)航制導(dǎo)交叉的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種公路地標(biāo)約束下的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代軍事和民用中均占有非常重要的地位，提供可靠而準(zhǔn)確的高質(zhì)量目標(biāo)信息始終是動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)的主要任務(wù)。為此，國(guó)內(nèi)外許多研究人員一直致力于該課題的研究。動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)一般是基于對(duì)圖像序列的處理，力圖從復(fù)雜的背景中識(shí)別出目標(biāo)，并對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律加以預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的連續(xù)、準(zhǔn)確的跟蹤。

對(duì)點(diǎn)源運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)，有所謂“先檢測(cè)后跟蹤”和“先跟蹤后檢測(cè)”等兩類方法研究的廣泛報(bào)道。在現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中，特別是復(fù)雜背景條件下，存在各種大小尺寸的運(yùn)動(dòng)對(duì)象及各種運(yùn)動(dòng)速度的對(duì)象需要我們一并檢測(cè)和分析。然而，現(xiàn)有的大多數(shù)方法和算法是單一時(shí)間尺度的，即依據(jù)相鄰幀的逐幀檢測(cè)。這樣當(dāng)成像平臺(tái)逐漸靠近目標(biāo)，目標(biāo)在實(shí)時(shí)圖中的尺度就會(huì)發(fā)生變化，傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)僅考慮一種尺度，不能適應(yīng)目標(biāo)尺度變化，這樣在動(dòng)平臺(tái)條件下現(xiàn)有方法算法不能有效檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

再者，現(xiàn)有的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別方法都是就運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的本身而言，對(duì)目標(biāo)所處的背景以及場(chǎng)景約束沒(méi)有考慮到。許多地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)都會(huì)有一定的場(chǎng)景約束，比如公路、橋梁、飛機(jī)跑道等，傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)沒(méi)有考慮到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的約束范圍，而對(duì)全圖進(jìn)行搜索，使得背景區(qū)域中的干擾也被當(dāng)做目標(biāo)，導(dǎo)致大量虛警。

而對(duì)全圖進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，算法開(kāi)銷很大，使得動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性沒(méi)有保障。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種公路地標(biāo)約束下的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，其目的在于解決動(dòng)平臺(tái)條件下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)尺度變化導(dǎo)致難以檢測(cè)、地面背景下存在較多干擾而導(dǎo)致虛警、以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)實(shí)時(shí)性差的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種公路地標(biāo)約束的動(dòng)平臺(tái)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟：

（1）從衛(wèi)星圖片中選取形狀特征明顯的公路地標(biāo)；

（2）根據(jù)公路地標(biāo)所在的衛(wèi)星圖片生成公路參考圖；

（3）將生成的公路參考圖中直道部分的中心作為選取地標(biāo)約束中心點(diǎn)T₁，其坐標(biāo)為(x_c,y_c)，并以該地標(biāo)約束中心點(diǎn)T₁為中心在公路地標(biāo)上選取一矩形區(qū)域Area_c，其寬度和公路地標(biāo)的寬度相同，長(zhǎng)度為出現(xiàn)在視場(chǎng)范圍內(nèi)公路地標(biāo)直道部分的長(zhǎng)度，其四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)以及(x₄,y₄)；

（4）獲取實(shí)時(shí)圖，根據(jù)實(shí)時(shí)圖的實(shí)時(shí)成像行數(shù)和實(shí)時(shí)成像列數(shù)、以及動(dòng)平臺(tái)的飛行保障參數(shù)對(duì)公路參考圖進(jìn)行透視變換，以得到變換后的地標(biāo)約束中心點(diǎn)和地標(biāo)約束區(qū)域；

（5）根據(jù)步驟（4）中變換后的地標(biāo)約束中心點(diǎn)和地標(biāo)約束區(qū)域確定其在實(shí)時(shí)圖中的位置，并提取實(shí)時(shí)圖中的地標(biāo)約束區(qū)域；

（6）在動(dòng)平臺(tái)下對(duì)兩幀實(shí)時(shí)圖進(jìn)行配準(zhǔn)，并在步驟（5）提取的地標(biāo)約束區(qū)域中進(jìn)行多尺度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)窗口選擇，以獲得每幀實(shí)時(shí)圖中每一像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的窗口區(qū)域；

（7）使用時(shí)空多尺度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法計(jì)算步驟（6）獲得的不同窗口區(qū)域的運(yùn)動(dòng)顯著性度量值，確定最大的運(yùn)動(dòng)顯著性度量值對(duì)應(yīng)的窗口區(qū)域作為運(yùn)動(dòng)顯著性區(qū)域，并獲得該運(yùn)動(dòng)顯著性區(qū)域的最佳時(shí)間間隔；

（8）利用最佳時(shí)間間隔、多幀累積差分方法和標(biāo)記方法對(duì)步驟（5）提取的地標(biāo)約束區(qū)域中每個(gè)運(yùn)動(dòng)顯著性區(qū)域提取區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，以完成對(duì)公路地標(biāo)約束下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。

優(yōu)選地，特征明顯的公路地標(biāo)為環(huán)狀公路及其直道部分作為，且該公路地標(biāo)的數(shù)量至少為一個(gè)。

優(yōu)選地，步驟（4）包括以下子步驟：

（4-1）根據(jù)動(dòng)平臺(tái)的飛行保障參數(shù)計(jì)算地標(biāo)約束中心點(diǎn)在前視圖中的位置坐標(biāo)（X_r，Y_r），具體采用以下公式：

X_r＝ROW/2+(∠OMP-θ)*ROW/φ

其中

OT₀＝h/tanθ

OM＝OT₀+(y_c-y₀)×cosα+(x_c-x₀)×sinα

tan(∠OMP)＝h/OM