[發明專利]一種無人機全天候著艦合作目標魯棒檢測及匹配方法

有效

• 申請號: 201510577904.5
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105279755B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 郝帥
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 景麗娜

1.一種無人機全天候著艦合作目標魯棒檢測及匹配方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、合作目標圖像獲取：采用圖像采集設備且按照預先設計的采樣頻率，獲取著艦區域的圖像，并將所獲取圖像同步傳送至處理器進行處理；所獲取圖像中包含熱紅外著艦合作目標的圖像；所述圖像采集設備與所述處理器相接；

所述熱紅外著艦合作目標由五個布設在同一平面上的加熱電爐(1)組成，五個所述加熱電爐(1)的結構、尺寸和加熱功率均相同；五個所述加熱電爐(1)均包括電爐盤(1-1)和布設在電爐盤(1-1)上的紅外線加熱元件(1-2)，所述電爐盤(1-1)為圓形或正多邊形；五個所述加熱電爐分別為第一電爐以及分別布設于第一電爐正上方、正下方、左側和右側的第二電爐、第三電爐、第四電爐和第五電爐；所述第一電爐、第四電爐和第五電爐均布設在同一直線L1上，所述第一電爐、第二電爐和第三電爐均布設在同一直線L2上，所述直線L1與直線L2呈垂直布設；所述第三電爐、第四電爐和第五電爐與第一電爐之間的間距均為d，所述第二電爐與第一電爐之間的間距為(1.5～3)×d，其中d＝0.8m～1.2m；

步驟二、合作目標圖像處理：采用所述處理器，同步對步驟一中各采樣時刻所獲取的圖像分別進行處理，各采樣時刻所獲取圖像的處理方法均相同；對任一個采樣時刻所獲取的圖像進行處理時，過程如下：

步驟201、圖像預處理：調用圖像預處理模塊，先將待處理圖像轉換為灰度圖像，再對轉換后的灰度圖像進行中值濾波去噪，獲得預處理后圖像；

步驟202、基于顯著性區域的圖像分割：調用圖像分割模塊，對步驟201中所述預處理后圖像進行圖像顯著性檢測，并檢測出所述預處理后圖像中的圖像顯著性區域；再根據所檢測出的圖像顯著性區域，對所述預處理后圖像進行圖像分割，獲得候選合作目標圖像；

步驟203、輪廓信息提取：調用輪廓提取模塊，提取出步驟202中所述候選合作目標圖像中的所有封閉輪廓線，并對各封閉輪廓線的輪廓信息進行提取；每個所述封閉輪廓線的輪廓信息均包括該封閉輪廓線的長度和幾何中心點的像素坐標；

所述候選合作目標圖像中所述封閉輪廓線的總數量記作N；N個所述封閉輪廓線中第i個所述封閉輪廓線的長度記作L_i，其中L_i為第i個所述封閉輪廓線的長度，第i個所述封閉輪廓線的幾何中心點的像素坐標記作(u_i,v_i)；其中，i為正整數且i＝1、2、…、N；

步驟204、熱紅外合作目標檢測及匹配：調用三重約束檢測模塊，從步驟202中所述候選合作目標圖像中檢測并匹配出所述熱紅外合作目標，包括以下步驟：

步驟2041、距離約束：調用距離約束模塊，對個待分析圖像組分別進行距離約束判斷，并從個所述待分析圖像組找出所有滿足距離約束條件的待分析圖像組；所找出的滿足距離約束條件的待分析圖像組的總數量記作Q，每個滿足距離約束條件的待分析圖像組均為一個候選合作目標圖像區域；步驟203中N個所述封閉輪廓線中的任意5個所述封閉輪廓線組成一個所述待分析圖像組，每個所述待分析圖像組中均包括步驟203中N個所述封閉輪廓線中的5個所述封閉輪廓線；

個所述待分析圖像組的距離約束判斷方法均相同；對個所述待分析圖像組中第k個所述待分析圖像組進行距離約束判斷時，根據步驟203中提取出的每個所述封閉輪廓線的輪廓信息，判斷該待分析圖像組中5個所述封閉輪廓線的幾何中心點之間的歐式距離是否與所述熱紅外著艦合作目標中五個所述加熱電爐(1)之間的距離一致：當判斷出該待分析圖像組中5個所述封閉輪廓線的幾何中心點之間的歐式距離與所述熱紅外著艦合作目標中五個所述加熱電爐(1)之間的距離一致時，說明第k個所述待分析圖像組為滿足距離約束條件的待分析圖像組；其中，k為正整數且k＝1、2、…、

步驟2042、形狀約束：調用距離約束模塊，對步驟2041中找出的Q個所述候選合作目標圖像區域分別進行形狀約束判斷，并從Q個所述候選合作目標圖像區域中找出滿足形狀約束條件的候選合作目標圖像區域；所找出的滿足形狀約束條件的候選合作目標圖像區域為待匹配候選合作目標圖像；

Q個所述候選合作目標圖像區域的形狀約束判斷均相同；對Q個所述候選合作目標圖像區域中第q個所述候選合作目標圖像區域進行形狀約束判斷時，根據步驟203中提取出的每個所述封閉輪廓線的輪廓信息，判斷該候選合作目標圖像區域中5個所述封閉輪廓線的長度是否與所述熱紅外著艦合作目標中五個所述加熱電爐(1)的外輪廓線長度一致：當判斷出該候選合作目標圖像區域中5個所述封閉輪廓線的長度與所述熱紅外著艦合作目標中五個所述加熱電爐(1)的外輪廓線長度一致時，說明第q個所述候選合作目標圖像區域為滿足形狀約束條件的候選合作目標圖像區域；其中，q為正整數且q＝1、2、…、Q；

步驟2043、位置約束：調用位置約束模塊且根據所述熱紅外著艦合作目標中五個所述加熱電爐(1)的位置關系，對步驟2042中所述的待匹配候選合作目標圖像進行位置約束判斷，將所述待匹配候選合作目標圖像中的5個所述封閉輪廓線內的圖像區域分別與所述熱紅外著艦合作目標中五個所述加熱電爐(1)進行一一匹配。