[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

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。本研究提出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，采用了旋轉坐標軸的方法，通過提取船只的最小外接矩形，高效準確地獲取目標的朝向、長、寬等方向特征。第一步先進行圖像預處理獲取目標的單像素邊緣，作為目標方向特征提取的有效參考區域。第二步、針對獲取的邊緣輪廓圖像，采用象限劃分的策略進行目標朝向初判，該步驟的目的在于限制最小外接矩形搜索范圍，提高算法效率；第三、在上一步目標初判范圍的限制下，搜索范圍內的最小外接矩形，并基于最小外接矩形進行船頭朝向初判。最后，利用提取獲得的最小外接矩形來提取目標長、寬、朝向等船只方向相關特征。

技術領域

本發明涉及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。

背景技術

近年來，隨著空天搭載平臺技術的迅猛發展，空間遙感技術也在不斷完善和進步，利用所獲取的遙感圖像進行船只檢測和監視的研究與技術開發在海洋遙感領域得到越來越多的重視。

光學遙感圖像船只方向特征提取是指，基于光學遙感圖像數據，利用圖像處理的方法提取有關船只方向的特征,該技術能配合自動檢測技術實現遙感數據海面船只信息的自動有效提取。它應用在民用領域上，可以支持航運監控、海洋漁業監督、水上交通管制等。應用在軍事領域上則可用于：船只國外軍港動態監視、重點船只目標離港預警等。

在海面船只遙感特征提取中，船只的朝向是遙感數據船只目標自動解譯的關鍵信息。當前有關船只方向提取的技術大都是通過遍歷目標區域，尋找長、短軸的方法來獲取船只方向。這類傳統采用計算連通區域長軸、短軸獲取船只方向特征的方式，容易受到連通域標記計算的完整性及目標周邊少量虛警點的干擾，而且使用遍歷目標區域尋找長短軸獲取方向的方法運算量大，效率低。

本方案提出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的方法，考慮目標外周的整體性，能有效克服傳統方法連通域標記完整性及周域虛警點干擾的問題。此外，本方法采用了旋轉坐標軸的策略，并通過對目標船頭朝向進行初判，初判后將旋轉遍歷范圍的角度限制在[0,45°]，大大縮減了計算的復雜度及計算時間，提高效率。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了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：

對目標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，去除目標船體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目標船體達到孔洞填充的目的，接著，進行二值膨脹操作將目標船體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，用邊緣外擴的目標船體的二值圖像減去目標船體的區域二值圖像，獲得目標船體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4個象限內的目標船體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，進行目標船體的朝向初判；

C)在步驟B)的目標船體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；

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。

附圖說明

圖1是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的總流程圖。

圖2是快速獲取最小外接矩形的流程圖。

圖3(a)至3(c)是目標朝向初判示意圖。

圖4是矩形初判象限化分說明圖。