[發明專利]結合灰度與拓撲特征的SAR圖像水域檢測虛警剔除方法

有效

• 申請號: 201410182255.4
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103955692B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 謝宜壯;魏航;陳禾;畢福昆;劉璐嬌;楊小婷
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06K9/54
• 分類號: G06K9/54
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安

技術領域

本發明涉及一種結合灰度與拓撲特征的SAR圖像水域檢測虛警剔除方法，屬于目標檢測和識別領域。

技術背景

SAR圖像由于其全天候、全天時等優點逐漸成為水體檢測的主要手段。陸地上的水域區域主要包括大的河流、湖泊、人造水庫等，這些水體的表面一般受到風的影響較小，所以水域表面比較平滑，電磁波在其表面相當于鏡面反射。因此，水域在SAR圖像中表現為均勻的黑色暗斑。除了水域之外，在SAR圖像中還包括山脈、植被、建筑等物體，這些物體由于表面粗糙，電磁波在其表面進行漫反射，所以它們在SAR圖像中呈現比較亮的區域。但是由于物體之間的相互遮擋，會產生很多的陰影區域，這些陰影區域在SAR圖像中也呈現為黑色的暗斑，所以山脈、植被、建筑等的陰影成為水域檢測的主要干擾因素。黑色陰影區域會在水域檢測過程中產生大量的虛警，降低水域檢測的精確性水域檢測的精確性。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種結合灰度與拓撲特征的SAR圖像水域虛警剔除方法，能夠有效地剔除由山體、建筑物等陰影產生的虛警。

本發明的一種結合灰度與拓撲特征的SAR圖像水域虛警剔除方法，包括以下步驟：

第一步、首先采用經過預處理的SAR灰度圖像和粗提取的目標候選區域圖像作為輸入，計算粗提取的目標候選區域的灰度均值；

第二步、從粗提取的目標候選區域圖像中提取進行虛警剔除的虛警候選區；

第三步、計算所述虛警候選區域的灰度均值；

第四步、利用形態學中的膨脹操作對所述虛警候選區域內部的孔洞進行填充；

第五步、連通域標記填充之后的虛警候選區，利用灰度特征統計每個連通區域的拓撲描述子；

第六步、針對不同的場景圖像，設置不同判決條件，進行虛警剔除。

第二步所述的從粗提取的目標候選區域圖像中提取虛警候選區的方法如下：經過大量的樣本訓練，選擇一個比例系數，乘以輸入SAR圖像的大小，實現自適應的設置面積門限,目標候選區域中小于面積門限的區域，作為虛警候選區域。

所述的比例系數為0.05。

第五步中標記填充之后的虛警候選區，利用紋理特征統計每個連通區域的拓撲描述子的方法如下：

5.1由于孔洞內的像素灰度值大于暗斑區域的像素灰度值，標記填充孔洞之后的虛警候選區，并統計每個標記的連通區域中像素值大于第一步計算的灰度均值的像素點的個數；

5.2計算每個連通區域中像素值大于第一步計算的均值的像素點數占此連通區域的總個數的比值，并采用這個比例作為拓撲描述子來描述區域的整體特征。

第六步中針對不同的場景圖像，設置不同判決條件，進行虛警剔除的方法如下:

6.1根據陸地的復雜場景，將SAR圖像水域檢測圖像分為以下幾種情況：圖像上沒有水域，粗提取的目標候選區域全為虛警；圖像上只有小面積水域，即小于提取虛警候選區域的面積門限；圖像上有大面積的水域，即大于提取虛警候選區域的面積門限；對于第一種和第二種情況，粗提取的目標候選區和提取的虛警候選區圖像一樣，因此把全是虛警的圖像歸為只有小面積水域的情況進行處理。

6.2在恒虛警概率條件下，選擇剔除虛警的判決條件：計算上述步驟5.2中所述比值的均值，水域區域的比值會低于比值的均值，虛警區域的比值會高于比值的均值。所以在一定的虛警概率條件下，對于6.1中的第一種和第二種情況，虛警占的比例大于水域區域，為了能夠剔除大部分的虛警，選擇一個小于均值的值作為判決條件；對于6.1中第三種情況，虛警占的比例小于水域區域，選擇均值作為判決條件；判決過程：如果虛警候選區域中的連通區域的拓撲描述子大于判決條件，則判決為虛警，進行剔除，否則判決為水域。

本發明的有益效果：

(1)本發明通過提取虛警候選區進行虛警剔除，不僅可以減小計算量，而且可以縮小虛警的范圍，避免誤剔。

(2)本發明選擇一個連通區域內部孔洞的像素點數占這個連通區域總像素點數的比例作為拓撲描述子，比直接利用孔洞數更能準確的描述每個連通區域的整體特征。

(3)本發明利用虛警候選區中所有連通區域的拓撲描述子的均值，針對不同場景的SAR圖像設置虛警剔除的判決條件，不僅實現針對復雜場景SAR圖像的虛警剔除，且大大提高了虛警剔除的正確性。

附圖說明

圖1為本發明結合灰度與拓撲特征的SAR圖像水域檢測虛警剔除方法的流程圖。

具體實施方法