[發明專利]一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法

在審

• 申請號: 201310587459.1
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104657736A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 朱楓;郝穎明;李娟娟;吳清瀟;高雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據水雷目標的形狀特征，在主動輪廓模型中引入超橢圓形狀約束的水平集函數；

根據聲吶圖像中目標聲影區的特征，在主動輪廓模型中引入多相水平集函數，從而將聲吶圖像分為三個區域：背景區、目標區、聲影區；

以目標區和聲影區的灰度均值之差最小作為演化目標，即水雷目標聲影區的能量函數最小；

對多相水平集的超橢圓約束的主動輪廓模型使用梯度下降法求解，得到主動輪廓模型的參數演化方程。

2.根據權利要求1所述的一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法，其特征在于，所述超橢圓形狀約束的水平集函數為：

其中，（x₀，y₀）為超橢圓中心的坐標，a、b分別為超橢圓的長軸和短軸，θ為超橢圓的旋轉角度。

3.根據權利要求1所述的一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法，其特征在于，所述多相水平集函數引入的另一個水平集函數為：

其中，（x₀，y₀）為超橢圓中心的坐標，a、b分別為超橢圓的長軸和短軸，θ為超橢圓的旋轉角度。

4.根據權利要求2或3所述的一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法，其特征在于，所述三個區域的劃分具體為：當時表示聲吶圖像的背景區，當且時表示聲吶圖像的目標區，當且時表示聲吶圖像的聲影區。

5.根據權利要求1所述的一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法，其特征在于，所述水雷目標聲影區的能量函數為：

其中，c₁₁為目標區的灰度均值，c₁₂為聲影區的灰度均值，c₂為背景區的灰度均值，表達了目標區域，表達了聲影區域，表達了背景區域，表達了整個超橢圓的內部區域。

6.根據權利要求5所述的一種基于主動輪廓的聲吶圖像水雷目標識別方法，其特征在于，所述對多相水平集的超橢圓約束的主動輪廓模型使用梯度下降法求解，得到主動輪廓模型的參數演化方程，包括以下步驟：

第一步：把和當作常量，方程（5）兩邊分別對c₁₁、c₁₂和c₂進行求導，第四項當作常數項不予考慮，并令得：

第二步：把c₁₁、c₁₂和c₂當作常量，方程（5）兩邊分別對和進行求導，并令得：

其中，和都是變量x₀、y₀、a、b、θ這五個參數的函數；

第三步：將（5）式對x₀、y₀、a、b、θ五個參數求偏微分，然后引入時間t，利用梯度下降法，得到參數演化方程：

當a<b時，

當a>b時，

在式(14)、(15)中，

其中，

為(3)式的水平集函數對上述五個參數求偏微分得到的偏微分方程，其中，

A=(x-x₀)cosθ+(y-y₀)sinθ

B=-(x-x₀)sinθ+(y-y₀)cosθ

當a<b時，

當a>b時，

為(4)式的水平集函數對上述五個參數求偏微分得到的偏微分方程。