[發明專利]基于坐標旋轉最小外接矩形的光學遙感圖像船只方向特征提取方法

有效

• 申請號: 201611016618.2
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106780525B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 畢福昆;韓健鴻;張旭;陳婧;葛嫻君;馬瀟
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/155
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種基于坐標旋轉最小外接矩形的遙感圖像船只方向特征提取方法，用于提取船只的方向特征，包括以下步驟：

A)進行圖像預處理，包括：

對船只的切片進行自適應閾值分割得到灰度輸入圖像的二值圖，

對二值圖像進行中值濾波，去除船只的周域的干擾噪聲點，防止噪聲點對圖像處理的嚴重干擾，

對濾波之后的圖像進行二值腐蝕和二值膨脹以對船只達到孔洞填充的目的，接著，進行二值膨脹操作將船只的二值區域外擴一圈，為提取邊緣做準備，

采用二值形態學方法，用邊緣外擴的船只的二值圖像減去船只區域二值圖像，獲得船只的單像素邊緣輪廓圖像，

B)針對獲取的邊緣圖像，基于統計在坐標軸四個象限內的船只的二值連通區域單像素邊緣輪廓的方法，快速確定坐標的初始角度，進行船只的朝向初判,包括：

B1)船只朝向初判，包括對船只輪廓圖像進行象限劃分，包括：用橫坐標值最大的像素點減去橫坐標最小的像素點得到外接矩形的寬度，同時用縱坐標值最大的像素點減去縱坐標最小的像素點得到外接矩形的高度；將此外接矩形以中心線為界均分為四個區域；基于象限劃分可統計船只的初步朝向，統計船只輪廓在象限中的點，若落在象第一限和第三象限中的點多于落在第二象限和第四象限中的點，則船只朝右，否則朝左，

B2)初始角度快速確定，包括將步驟B1)中每個象限繼續分為兩個大小為45°的區域，四個象限共分成8個同樣大小的區域，設定橫坐標軸上方的區域從右至左分別為a、b、c、d四個區域；若由步驟B1)得出船只朝右，統計第一象限中的船只輪廓像素值為1的點的數目，若落在區域b的船只輪廓像素值為1的點的數目多于落在區域a的船只輪廓像素值為1的點的數目，則初始角度為0，否則為45°；若由步驟B1)得出船只朝左且落在區域c的船只輪廓像素值為1的點的數目多于落在區域d的船只輪廓像素值為1的點的數目，則初始角度為0，否則為45°，

C)在步驟B)的船只的朝向初判的結果的限制下，做搜索范圍的最小外接矩形并基于最小外接矩形計算船只方向，具體步驟如下。

C1)通過坐標旋轉在有限搜索范圍內確定最小外接矩形：在步驟B2)獲取船只的初始角度范圍后，從初始角度開始每次旋轉坐標系1°，若船只朝右則順時針旋轉，否則逆時針旋轉，共掃描45次，求出每次掃描后的外接矩形，并找出其中面積最小的外接矩形并記錄此時的旋轉角度，此時的旋轉角度即為我們需要的船只方向，因為當外接矩形最小時，其中心線與船只的中軸線相重合，且外接矩形與船只邊緣相切；

C2)船頭朝向初判，包括：對步驟C1)所確定的最小外接矩形，對平行的兩個長邊作兩條垂線段，從而將最小外接矩形均分為三個區域，即將船只分為三個部分：船頭部分、船尾部分及中間部分，并統計船頭1和船尾中的邊緣輪廓的像素點為1的點的數目，并把邊緣輪廓的像素點數為1點的數目的較少的那個部分確定為實際的船頭，

D)利用獲取的最小外接矩形來提取包括船只的長、寬、朝向的船只方向相關特征。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟D)包括：

D1)通過最小外接矩形獲取過程中計算的方向得到船頭的方向，其中，利用步驟C1)每一次獲取的外接矩形的相應的旋轉角度，在確定最小外接矩形的同時記錄該最小外接矩形的角度，以該角度作為船的方向，并結合步驟C2)中確定的船頭朝向確定船頭的方向，

D2)把最小外接矩形的長邊和短邊的長度分別確定為船只的長度和寬度。