[發(fā)明專利]面向無人機(jī)航拍圖像的船只識別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310331573.8
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103544505A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐超;張東萍;馮志勇;王建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06K9/64
• 分類號: G06K9/64;G06K9/00;G06T7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航拍圖像識別技術(shù)，特別是涉及一種無人機(jī)航拍圖像的船只識別方法。

背景技術(shù)

隨著無人機(jī)在海洋、林業(yè)、自然資源監(jiān)管等領(lǐng)域的應(yīng)用，使用無人機(jī)進(jìn)行船只定位及漁業(yè)活動監(jiān)管不僅可以降低人力成本、完成高復(fù)雜度任務(wù)，而且還可以提高監(jiān)管的實(shí)時性及可操控性。無人機(jī)根據(jù)任務(wù)不同，可以掛載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)、高分辨率光學(xué)相機(jī)等不同航攝系統(tǒng)。與衛(wèi)星遙感影像相比，無人機(jī)航攝影像有如下優(yōu)勢：時相性好，分辨率高，清晰度高，立體相對切重疊度大，自主性強(qiáng)并且可以量測。

但是，無人機(jī)航行一次獲取的圖像數(shù)量多、圖像數(shù)據(jù)量大且分辨率高，人工或半監(jiān)督式圖像處理方法不再適用。因此，工業(yè)圖像中海面目標(biāo)自動化識別變得十分重要。而自動化處理往往會損耗識別精度，如何在保證精度的前提下實(shí)現(xiàn)航拍圖像目標(biāo)識別及定位已經(jīng)成為實(shí)際需求中的首要問題。

海面目標(biāo)的識別問題也可以被看作海面前景、背景的分離問題，而海面的背景隨著航攝時的自然條件如光照、天氣、風(fēng)速等因素差別很大。因此，使用一個通用的背景模型進(jìn)行高精度自動目標(biāo)識別解決了實(shí)際目標(biāo)識別中的瓶頸問題，該方法為廣大航拍圖像后期處理用戶提供了更加精準(zhǔn)自動的搜索體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有問題，本發(fā)明提供一種面向無人機(jī)航拍圖像的船只識別系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)航拍圖像中海面目標(biāo)的檢測及精確定位，設(shè)計并提出了一個通用背景模型Grabcut算法，實(shí)現(xiàn)海面背景和目標(biāo)的自動分割，通過該方法實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)航拍圖像中海面船只的智能搜索以及精確識別。

本發(fā)明提出一種面向無人機(jī)航拍圖像的船只識別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括海面航拍圖像數(shù)據(jù)庫、海面模板選擇模塊、背景Trimap模型自動獲取模塊和基于背景模型的Grabcut算法模塊，其中：

海面模板選擇模塊，根據(jù)用戶提供的目標(biāo)圖像，從模板庫中選擇能反應(yīng)此海面信息的模板，該模塊的具體處理包括：

構(gòu)建海面模板庫，

隨機(jī)抽取待分割圖像中50個像素點(diǎn)，此分割圖像即為無人機(jī)航拍高分辨率圖像，分割處理的具體做法包括：分離陸地及海面，并計算其特征值：

M(x)=αG(x)+βV(x)+(1-α-βH(x)????(1)

其中，M(x)是特征圖像的特征值，0≤α,β≤1且α+β=1,α,β為權(quán)重變量，G(x)是圖像的灰度均值、V(x)是亮度均值以及H(x是色調(diào)均值，此處α=β=1/3;

計算樣本特征與模板庫內(nèi)模板特征之間的歐式距離：

n:=argminyn∈YM‾(x,y,α,β)---(2)]]>

其中，模板庫Y=(y₁,...,y_n,...,y₁₀₀₀)有1000樣本，y_n是樣本庫中第n個樣本，表示特征圖像與模板之間的差異值；

使用投票法進(jìn)行模板選擇，其中，公式(2)中為投票法的具體實(shí)現(xiàn)；構(gòu)造計數(shù)器對模板特征值進(jìn)行統(tǒng)計，將數(shù)目最多的特征值作為樣本圖像的特征值，并反向找到特征值對應(yīng)的模板圖像；

背景Trimap模型自動獲取模塊，利用海面模板得到海面種子點(diǎn)，利用種子進(jìn)行區(qū)域生長并得到優(yōu)質(zhì)的背景區(qū)域，生成背景Trimap，該模塊的具體處理包括：

首先使用SSD模板匹配算法，即采用平方差方法進(jìn)行匹配，最小匹配值的點(diǎn)即為目標(biāo)圖像中匹配得到的海面種子點(diǎn)；