[發(fā)明專利]仿鷹眼顏色認知拮抗機制的無人機海上目標(biāo)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011094794.4
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112232181B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段海濱;胡爽;王寅;鄧亦敏;王道波;柏婷婷;魏晨;周銳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);南京航空航天大學(xué);南京碩航科技有限公司
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/44;G06V10/56;G06V10/80;G06K9/62
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 李娜;王順榮

本發(fā)明公開一種仿鷹眼顏色認知拮抗機制的無人機海上目標(biāo)檢測方法：步驟一：通道初始化及參數(shù)設(shè)置；步驟二：設(shè)置mask層；步驟三：仿鷹眼顏色拮抗機制計算；步驟四：仿鷹眼各向異性高斯差分濾波核計算；步驟五：仿鷹眼顏色認知拮抗各向同性高斯差分濾波核計算；步驟六：合并兩通道并進行對比度調(diào)整；步驟七：仿鷹眼各通道輪廓響應(yīng)合并；步驟八：過濾海浪干擾并輸出。本發(fā)明面向復(fù)雜海上環(huán)境下的船舶目標(biāo)輪廓提取應(yīng)用背景，解決了復(fù)雜海面環(huán)境中出現(xiàn)海面反光或鱗光海浪等情況下的目標(biāo)輪廓檢測問題，抑制了海面鱗光海浪對目標(biāo)輪廓提取的干擾問題且輪廓提取結(jié)果較準確，能實現(xiàn)對海上船舶目標(biāo)的輪廓提取，提高海上目標(biāo)輪廓提取的抗干擾性、穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿鷹眼顏色認知拮抗機制的無人機海上目標(biāo)檢測方法，屬于無人機感知與導(dǎo)航領(lǐng)域。

背景技術(shù)

輪廓檢測是目標(biāo)識別、目標(biāo)檢測和目標(biāo)跟蹤等技術(shù)的重要基礎(chǔ)。指在包含目標(biāo)和背景的數(shù)字圖像中，忽略背景和目標(biāo)內(nèi)部的紋理以及噪聲干擾的影響，采用一定的技術(shù)和方法來實現(xiàn)目標(biāo)輪廓提取的過程。輪廓特征反映了目標(biāo)的形狀，在目標(biāo)檢測、識別與跟蹤等視覺應(yīng)用中能夠提供重要信息。

目前輪廓檢測方法有兩類，一類是利用傳統(tǒng)的邊緣檢測算子檢測目標(biāo)輪廓，另一類是從生物視覺系統(tǒng)中提取可以使用的數(shù)學(xué)模型完成目標(biāo)輪廓檢測。

基于邊緣檢測的輪廓檢測方法是一種低層視覺行為，它主要定義了亮度、顏色等特征的低層突變，通過標(biāo)識圖像中亮度變化明顯的點來完成邊緣檢測，因為這樣的原因，所以這一類的算法很難形成相對完整和封閉的目標(biāo)輪廓。邊緣檢測通常將圖像與微分算子卷積。比如借助于Sobel算子、Prewitt算子、Canny算子等，但是這種方法沒有考慮視覺中層和高層信息，因此很難得出完整的、連續(xù)的輪廓邊緣，事實上僅僅使用這類方法很難得出完整的目標(biāo)輪廓，甚至在一些背景含有大量噪聲或者紋理的情況下，無法提取到合格輪廓。另外一類輪廓提取算法是從視網(wǎng)膜經(jīng)典感受野推導(dǎo)出的模型得到初步應(yīng)用。該模型一般適用于圖像平滑與輪廓檢測領(lǐng)域。例如Gabor濾波器模型的建立思路就來源于對初級視皮層Vl區(qū)簡單細胞感受野的仿生，這種濾波器一般適用于角點檢測和紋理特征提取等。

在對海上目標(biāo)輪廓檢測會出現(xiàn)一些明顯干擾，例如海面陽光照射形成的鱗光反射，海上海浪運動形成的浪花，船舶運動形成的尾浪干擾，這些干擾會使得普通的輪廓檢測算法錯誤將海浪以及反光部分也視作目標(biāo)檢測出，在最終的檢測結(jié)果中進行保留，因此傳統(tǒng)的輪廓檢測方式無法實現(xiàn)海上復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)輪廓檢測。

鑒于海上環(huán)境復(fù)雜，鱗光浪花等干擾較多，對海上目標(biāo)輪廓檢測的要求，與目標(biāo)檢測階段海上環(huán)境的獨特性和對目標(biāo)輪廓檢測結(jié)果的精確性、穩(wěn)定性、抗干擾性等要求有著緊密的契合之處，本發(fā)明提出了仿鷹眼顏色認知拮抗機制的無人機海上目標(biāo)檢測方法，以解決現(xiàn)有海上船舶目標(biāo)的輪廓檢測與傳統(tǒng)方法在海面復(fù)雜環(huán)境下干擾抑制的不足，促進海上船舶目標(biāo)的精確輪廓檢測順利實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了仿鷹眼顏色認知拮抗機制的無人機海上目標(biāo)檢測方法，其目的是提供一種自主海上目標(biāo)檢測過程中的方法，旨在提高空中平臺對海上目標(biāo)輪廓識別的可靠性、抗干擾性以及精確性，促進海上目標(biāo)檢測定位的順利實現(xiàn)，提高空中平臺無人機的自主能力水平。

本發(fā)明針對海上目標(biāo)的檢測定位問題，發(fā)明了仿鷹眼顏色認知拮抗機制的無人機海上目標(biāo)檢測方法，實現(xiàn)步驟如下：

步驟一：通道初始化及參數(shù)設(shè)置

讀取前端攝像機采集到的圖像，并將參數(shù)進行初始化，計算并獲得黃色通道的相關(guān)數(shù)據(jù)。首先設(shè)置仿鷹眼機制中的視錐細胞感受野范圍σ_c，各向異性高斯濾波核感受野范圍σ，各向異性因子ρ和濾波方向個數(shù)N，海浪抑制系數(shù)k。

對于輸入的RGB圖像I(x,y),參考鷹視網(wǎng)膜細胞中油滴細胞的作用，通過計算得到四色視覺的結(jié)果，黃色通道的圖像按照下面的公式得到：