[發明專利]基于投影分析的高分辨率遙感圖像中靠岸艦船檢測方法

有效

• 申請號: 201810066426.5
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108288268B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 王岳環;洪星;桑農;秦小娟
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G06T7/136;G06K9/62
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種基于投影分析的高分辨率遙感圖像中靠岸艦船檢測方法，包括：對原始圖像進行海陸分割得到海陸分割圖像，對原始圖像進行邊緣分割得到邊緣圖像；在邊緣圖像上，利用Hough變換提取初始直線得到港口岸線；根據港口岸線得到艦船停泊初始區域，根據艦船停泊初始區域得到投影空間，在投影空間內進行沿垂直港口岸線方向的投影，得到投影曲線，根據投影曲線得到艦船位置；根據投影曲線和投影空間的分辨率，得到艦船初始尺寸和初始長寬比，當艦船初始尺寸滿足尺寸約束且初始長寬比滿足長寬比約束時，得到艦船尺寸和長寬比。本發明無需獲取先驗地理信息、可以檢測多種形狀的艦船、可以檢測并靠艦船、檢測速度快且適用范圍大。

技術領域

本發明屬于圖像目標檢測領域，更具體地，涉及一種基于投影分析的高分辨率遙感圖像中靠岸艦船檢測方法。

背景技術

隨著遙感技術的不斷發展，高分辨率遙感成像技術日趨成熟，廣泛應用在氣象預報、智慧交通、災害應急、水土管理、軍事偵察等方面。與此同時，隨著計算性能提高和算法迭代，以圖像目標檢測為代表的計算機視覺技術取得長足進步。將圖像目標檢測技術應用到高分辨率遙感圖像中，實現自動目標檢測識別，具有廣闊的應用前景。其中，高分辨率遙感圖像中的靠岸艦船檢測技術，在船舶管理、海面偵察等方面有重要應用價值。

根據背景的復雜程度，艦船檢測主要分為離岸艦船檢測和靠岸艦船檢測。相較于純海洋背景的離岸艦船檢測，靠岸艦船所處背景更復雜，既包含海洋背景，又包含港岸陸地背景，艦船與港岸在顏色和紋理特征上相似，空間上緊鄰，如何將二者分開是靠岸艦船檢測任務的難點。

目前，靠岸艦船檢測相關技術研究較少，已有的靠岸艦船檢測方法主要分為三類：第一類方法是事先通過偵察手段獲取港口先驗地理信息，繪制港口模板，利用圖像匹配算法進行艦船目標檢測；第二類是基于艦船輪廓編碼的方法，利用不變性廣義Hough變換或可變夾角鏈碼的方式匹配艦船輪廓；第三類是基于局部特征的方法，提取艦船角點，結合機器學習算法實現目標檢測。

現有的三類主要方法各有不足之處。第一類利用圖像匹配的方法需要的先驗地理信息往往難以獲取，且匹配算法較為耗時；第二類基于艦船輪廓編碼的檢測方法，往往只能檢測特定形狀的艦船，且無法檢測并靠艦船；第三類基于局部特征的方法往往假設艦船有“V”形船頭，適用范圍小，且難以從局部特征得到艦船整體形態和位置。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于投影分析的高分辨率遙感圖像中靠岸艦船檢測方法，由此解決現有技術存在先驗地理信息難以獲取、只能檢測特定形狀的艦船、無法檢測并靠艦船、檢測速度慢且適用范圍小的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于投影分析的高分辨率遙感圖像中靠岸艦船檢測方法，包括：

(1)對原始圖像進行海陸分割得到海陸分割圖像，對原始圖像進行邊緣分割得到邊緣圖像；

(2)在邊緣圖像上，利用Hough變換提取初始直線，遍歷初始直線后去除虛警得到港口岸線；

(3)根據港口岸線得到艦船停泊初始區域，根據艦船停泊初始區域得到投影空間，在投影空間內進行沿垂直港口岸線方向的投影，得到投影曲線，根據投影曲線得到艦船位置；

(4)根據投影曲線和投影空間的分辨率，得到艦船初始尺寸和初始長寬比，當艦船初始尺寸滿足尺寸約束且初始長寬比滿足長寬比約束時，得到艦船尺寸和長寬比。

進一步地，海陸分割的具體實現方式為：

采用K-means算法對原始圖像進行分割，得到種子點，在種子點上進行區域生長，得到海陸分割區域，對海陸分割區域進行中值濾波后得到海陸分割圖像。

進一步地，邊緣分割的具體實現方式為：

利用sobel算子提取原始圖像的梯度圖，在梯度圖上利用Otsu算子進行分割得到邊緣圖像。