[發明專利]基于沿岸突異區掃描的港口遙感圖像靠岸船舶檢測方法

有效

• 申請號: 201510475992.8
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN104992172B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 畢福昆;楊志華;陳婧;曲洪權;鄭彤;李雪蓮
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種基于沿岸突異區掃描的港口遙感圖像靠岸船舶檢測方法，其特征在于不需要先驗港口地理信息，并包括：

快速篩選沿岸區域，其中根據海域中灰度分布以及領域方差分布的尖峰特性，計算得到該海洋區域的閾值，進而粗略判斷海洋區域位置，同時通過對標記分量,依據形態特征的判斷，精確海陸分割；

檢測疑似靠岸船舶目標，其中通過對海陸分割圖像進行交叉掃描處理，得到海岸線上疑似目標形成的海岸突起，再結合船舶形態學特征初步判斷疑似目標形成的海岸突起的屬性，剔除單純虛假目標；

剔除偽目標與標記目標，其中針對已得到的疑似目標，根據疑似形態學特征進一步判斷疑似目標，剔除復雜虛假目標，并提取船舶目標，計算得到其長寬軸，通過形態學膨脹與腐蝕的結合處理，得到船舶目標的標記框，

其中所述快速篩選沿岸區域的步驟包括：

紋理切割，其中通過掩模在遙感圖像上滑動的方法，利用公式計算得到掩模所覆蓋范圍的灰度均值以及鄰域方差，

其中m為掩模內的灰度均值；v為掩模內鄰域方差，I_n為掩模中每個像素位置的灰度值(n＝1,2,…N×N)，并把計算得到的m和v分別賦給掩模所在的左上位置；由于海洋區域灰度變化緩慢，其鄰域方差較低，從而在鄰域方差的直方圖上也會呈現尖峰分布；據此特性，把鄰域方差直方圖中第一個尖峰所處位置的數值作為鄰域方差的閾值，通過此閾值判斷海洋區域所在位置；

灰度切割，其中港口海域的灰度分布同樣符合尖峰分布，取得一定單位長度的灰度范圍，計算此單位長度上灰度的平均值；通過找到符合要求的單位長灰度平均值尖峰位置，以及其周圍變化范圍不大的區域，取得這些位置的灰度值，并以這些灰度值為范圍，判斷海洋區域的所在位置；

水域選取，其中通過標記，計算每個標記分量的面積，并逐一進行判斷取得最大面積，得到海洋區域所在的分量，

所述檢測疑似靠岸船舶目標的步驟包括：

X掃描，其中定義上一步判斷中的所有海洋區域像素位置I(x,y)的特征F(x,y)＝1，且陸地區域像素位置的特征F(x,y)＝0；scanp為已知的最大船舶寬度，定義G(x,y)為進行交叉掃描后對各像素位置特性的定義：

其中G(x,y)＝0表示此像素位置為海域；G(x,y)＝1表示此像素位置為陸地區域；G(x,y)＝2表示此像素位置為海岸突起的部分；

F(x₁-1,y)＝1&F(x₁,y)＝0表示有一點F(x₁,y)，它在海陸分割步驟中被判定為陸地區域，但它前一個位置F(x₁-1,y)在陸分割步驟中被判定為海洋區域；首先確認點F(x₁,y)位置為海岸部分；之后的點F(x,y)＝0也被判定為陸地區域，此時判斷點x到x₁的距離與scanp的關系，如果小于等于最大船舶寬度就初步認為該海岸突起為靠岸船舶，如果大于最大船舶寬度就判定該海岸突起為單純海岸線突起；

Y掃描，其中在scanp為已知的最大船舶長度的情況下，定義G(x,y)為進行交叉掃描后對各像素位置特性的定義：

其中G(x,y)＝0表示此像素位置為海域，G(x,y)＝1表示此像素位置為陸地區域，G(x,y)＝2表示此像素位置為海岸突起部分F(x,y₁-1)＝1&F(x,y₁)＝0表示有一點F(x,y₁)，它在海陸分割步驟中被判定為陸地區域，但它前一個位置F(x,y₁-1)在陸分割步驟中被判定為海洋區域；首先確認點F(x,y₁)位置為海岸部分；之后的點F(x,y)＝0也被判定為陸地區域，此時判斷點y到y₁的距離與scanp的關系，如果小于等于最大船舶長度就初步認為該海岸突起為靠岸船舶，如果大于最大船舶長度就判定該海岸突起為單純海岸線突起；判斷該海岸突起的屬性；

將上述X掃描的結果與上述Y掃描的結果相結合，從而得到更加精準、有效的交叉掃描結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述剔除偽目標與標記目標的步驟包括：

偽目標剔除，包括首先將提取的疑似目標進行標記，然后分別提取各個連接域，從而逐個判別，通過公式：

其中為此疑似目標標記分量中橫坐標的平均值，為此疑似目標標記分量中縱坐標的平均值，s為判斷距離的量級，s越大就說明它離中心位置越遠，而s越小則說明它離中心位置越近，由此可得到此標記分量的最遠點與中心點，進而得到長寬軸，且在目標確認過程中使用的形態學特征包括：長、寬、長寬比、面積以及規則度四個度量，其中長、寬、長寬比、面積要求疑似目標的尺寸都要滿足在設定的船舶數據的范圍內，而規則度要求疑似目標具有規則的近似長橢圓形狀；

目標標記，包括針對上一步驟中得到的長寬軸，將鏈接分量根據長寬軸半徑向外延伸，得到一個與船舶方向一致且圍繞船舶目標的矩形，經過膨脹和腐蝕相結合方法的處理，得到了一個圍繞船舶目標的矩形標記框。