[發(fā)明專(zhuān)利]基于邏輯隨機(jī)共振的水下弱目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710232537.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107220653B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王楠;宋曉輝;杜輝;王曉宇;徐建康
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/60
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/60
• 代理公司: 淄博慧乾專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 37304
• 代理人: 任祥生

1.一種基于邏輯隨機(jī)共振的水下弱目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括圖像采集單元、幀差法單元、弱目標(biāo)區(qū)域提取單元、邏輯隨機(jī)共振單元、閾值器以及遺傳網(wǎng)絡(luò)單元，所述檢測(cè)方法包括如下步驟：

S1：所述圖像采集單元利用水下攝像機(jī)拍攝水下視頻圖像；

S2：選取連續(xù)的三幀圖像輸入到所述幀差法單元，所述幀差法單元對(duì)接收到的連續(xù)的三幀圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，并采用幀差法對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行計(jì)算得到弱目標(biāo)所在區(qū)域；所述幀差法具體為：分別計(jì)算出中間幀圖像和前一幀圖像的灰度差值以及中間幀圖像和后一幀圖像的灰度差值，對(duì)中間幀圖像和前一幀圖像的灰度差值圖像以及中間幀圖像和后一幀圖像的灰度差值圖像進(jìn)行二值化，在每個(gè)像素點(diǎn)將二值化后的灰度差值圖像邏輯相“與”，得到弱目標(biāo)所在區(qū)域；

S3：所述圖像采集單元同時(shí)將該三幀圖像中的中間幀圖像輸入到弱目標(biāo)區(qū)域提取單元，所述弱目標(biāo)區(qū)域提取單元根據(jù)所述弱目標(biāo)所在區(qū)域?qū)χ虚g幀圖像進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域提取，得到目標(biāo)區(qū)域圖像I₀；

S4：將所述目標(biāo)區(qū)域圖像I₀沿與入射光垂直的方向一維展開(kāi)得到的一維信號(hào)I₁以及所述目標(biāo)區(qū)域圖像I₀的估計(jì)信噪比SNR輸入到所述邏輯隨機(jī)共振單元進(jìn)行數(shù)值分析，得到輸出信號(hào)x，所述邏輯隨機(jī)共振單元的系統(tǒng)參數(shù)初始值隨機(jī)選定；所述將所述目標(biāo)區(qū)域圖像I₀沿與入射光垂直的方向一維展開(kāi)的具體方法為：尋找所述目標(biāo)區(qū)域圖像I₀中的最亮點(diǎn)，估測(cè)其光照衰減方向，當(dāng)其衰減方向?yàn)閱畏较蛩p且天頂角小于45°時(shí)，采用一維行展開(kāi)為主，列展開(kāi)為輔，以平滑圖像，當(dāng)其衰減方向?yàn)閱畏较蛩p且天頂角大于45°時(shí)，采用一維列展開(kāi)為主，行展開(kāi)為輔，以平滑圖像，當(dāng)其衰減方向?yàn)槎喾较蛩p時(shí)，采用與其各衰減方向垂直的方向展開(kāi)圖像，同時(shí)輔以各向異性濾波，以平滑圖像；

S5：將所述輸出信號(hào)x輸入到所述閾值器，根據(jù)輸出信號(hào)x的正負(fù)在目標(biāo)區(qū)域圖像I₀上進(jìn)行標(biāo)記，得到目標(biāo)標(biāo)記圖I_label，并且將所述目標(biāo)標(biāo)記圖I_label與標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)圖進(jìn)行對(duì)比得到正確率P；

S6：判斷是否滿足優(yōu)化終止條件，即正確率P是否達(dá)到預(yù)設(shè)值P_th或者優(yōu)化次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)值N_th，如果是，則進(jìn)入步驟S8，否則，進(jìn)入步驟S7；

S7：將正確率P傳輸?shù)剿鲞z傳網(wǎng)絡(luò)單元，通過(guò)所述遺傳網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)化出更優(yōu)的系統(tǒng)參數(shù)，并輸入到所述邏輯隨機(jī)共振單元，以進(jìn)化出的更優(yōu)的系統(tǒng)參數(shù)更新定義所述邏輯隨機(jī)共振單元，并跳轉(zhuǎn)至步驟S5；

S8：輸出最優(yōu)目標(biāo)標(biāo)記圖I_{label_best}。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邏輯隨機(jī)共振的水下弱目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S2中圖像預(yù)處理包括灰度化和中值濾波。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邏輯隨機(jī)共振的水下弱目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S4中采用四階龍格庫(kù)塔法進(jìn)行數(shù)值分析，具體計(jì)算方法為：

k₂＝(ax_i+k₁/2)-(bx_i+k₁/2)³+r+I_i+ξ_i

k₃＝(ax_i+k₂/2)-(bx_i+k₂/2)³+r+I_i+1+ξ_i+1

k₄＝(ax_i+k₃)-(bx_i+k₃)+r+I_i+1+ξ_i+1

x_i+1＝x_i+1/6h(k₁+2k₂+2k₃+k₄)

式中，k₁、k₂、k₃、k₄為中間值，h為每一階的步長(zhǎng)，x_i為第i個(gè)輸出信號(hào)，x_i+1為第i+1個(gè)輸出信號(hào)，I_i為第i個(gè)輸入像素，I_i+1為第i+1個(gè)輸入像素，ξ_i為第i個(gè)添加的高斯白噪聲，ξ_i+1為第i+1個(gè)添加的高斯白噪聲。