[發明專利]一種改進的海天線檢測和評估方法

有效

• 申請號: 201911144002.7
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111105390B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 路紅;焦健;張文強;張睿
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/13;G06T7/90;G06T5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種改進的海天線檢測和評估方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)根據海天線圖像中噪聲分布特點，進行圖像的預處理操作；

(2)提取亮度信息，獲得灰度圖；

(3)按照圖像斜對角線方向切分圖像；

(4)獲得天空區域和海洋區域的亮度閾值；

(5)獲得海天線周圍區域的亮度閾值；

(6)獲得海天線周圍區域的像素點；

(7)根據獲得的像素點集合進行線性擬合操作，得到最終海天線的位置，并繪制出來；

(8)使用兩個指標進行性能評估；

其中：

步驟(1)所述圖像的預處理操作，具體過程如下：

(11)圖像顏色空間的轉換：將讀入的每一張海天線圖像，從原本的RGB顏色空間表示方式轉化為HSV顏色空間的表示方式，從而更貼近于人類的視覺認知；轉化過程使用的公式如下：

R′＝R/255

G′＝G/255

B′＝B/255

C_max＝max(R′,G′,B′)

C_min＝min(R′,G′,B′)

Δ＝C_max-C_min

通過上面的公式，HSV顏色空間三個通道的最終轉變公式為：

V＝C_max

(12)基于L₀范數的圖像平滑：通過去除圖像中較小梯度的像素點和增強圖像邊緣的顯著性來對海天線圖像進行平滑，去除圖像中的離散噪聲；圖像梯度中的L0范數表示如下：

C(f)＝#{p||f_p-f_p+1|≠0}

其中，p和p+1是圖像中相鄰的兩個像素點，|f_p-f_p+1|是圖像中的梯度，#{}表示計數操作，輸出圖像中滿足|f_p-f_p+1|≠0條件的像素點個數，C(f)表就是圖像梯度中L₀范數；

(13)圖像照明度增強：利用直方圖均衡化方法增強海天線圖像的照明度，提高在低照明度場景中進行檢測的穩定度；

步驟(2)所述提取亮度信息，獲得灰度圖，具體過程如下：對于使用HSV顏色空間進行表示的海天線圖像，提取V通道上的圖像作為整張海天線圖像的灰度圖；

步驟(3)所述按照圖像斜對角線方向切分圖像，具體過程如下：對于海天線的灰度圖，從斜對角線的方向進行切分，把原本的海天線灰度圖切分成左右兩張圖像；兩張圖像中的空缺部分使用像素值為0的點進行填充；

步驟(4)所述獲得天空區域和海洋區域的亮度閾值，具體過程如下：對于切分后得到的兩張圖像，除像素值為0的像素點之外，分別使用直方圖進行像素值統計；從兩張圖像的像素值直方圖中分別獲得波峰對應的像素值，將這兩個像素值作為天空區域和海洋區域的亮度閾值；

步驟(5)所述獲得海天線周圍區域的亮度閾值，具體過程如下：在海天線灰度圖上進行雙峰直方圖統計；兩個峰值分別為前面已經獲得的天空區域和海洋區域的亮度閾值；在直方圖中，把兩個峰值之間的波谷像素值作為海天線周圍區域的亮度閾值；

步驟(6)所述獲得海天線周圍區域的像素點，具體過程如下：找到海天線灰度圖中像素值等于海天線周圍區域亮度閾值的像素點，統計這些像素點的縱坐標，創建一個直方圖；在直方圖中，找到波峰對應的縱坐標作為目的坐標；以此坐標為中心，以d作為線性擬合距離劃定海天線的粗糙區域；將此粗糙區域內像素值等于海天線周圍區域亮度閾值的像素點作為海天線周圍區域的像素點；

步驟(7)所述根據獲得的像素點集合進行線性擬合操作，得到最終海天線的位置，并繪制出來，具體過程如下：在已經獲得的海天線粗糙區域內，利用海天線周圍區域的像素點進行線性擬合，從而得到最終海天線的位置，并且繪制在原海天線彩色圖像上；

步驟(8)所述使用兩個指標進行性能評估，具體過程如下：利用已知的海天線圖像中的真實海天線位置以及檢測出的海天線位置，使用邊界框重疊比和角度差兩個指標，進行海天線檢測的性能評估；

步驟(8)中所述邊界框重疊比指標，具體計算過程如下：

(81)海天線與圖像左右的兩個邊界會產生兩個交點，在兩個交點的位置擴展L的距離之后確定兩條水平直線，使用這兩條直線組成一個矩形，從而形成邊界框；

(82)使用海天線圖像中真實的海天線位置和檢測出的海天線位置，得到兩個邊界框；

(83)使用公式得到邊界框重疊比參數，其中r是邊界框重疊率，S_x是由圖像中真實海天線構建的邊界框與檢測到的海天線構建的邊界框的重疊區域的面積，S_g是圖像中真實海天線構建的邊界框面積；

步驟(8)中所述角度差指標，具體計算過程如下：使用公式θ＝θ_d-θ_g直接得到角度差參數，其中θ表示角度差，θ_d表示檢測到的海天線與水平線之間的角度，θ_g表示圖像中真實海天線與水平線之間的角度。