[發(fā)明專利]用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)基于機(jī)理模型的實(shí)現(xiàn)對(duì)象整體辨識(shí)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011556844.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN112800833B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳哲;徐立中;嚴(yán)錫君;周思源;張麗麗;黃晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V20/00
• 分類號(hào): G06V20/00;G06V10/141;G06V10/22;G06V10/56;G06V10/60;G06V10/764;G06K9/62;G06T7/41;G01N21/25
• 代理公司: 杭州聚邦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33269
• 代理人: 彭友誼

本發(fā)明公開了一種用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)基于機(jī)理模型的實(shí)現(xiàn)對(duì)象整體辨識(shí)的方法，依據(jù)水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息采集機(jī)理進(jìn)行建模，并結(jié)合先驗(yàn)對(duì)象屬性，針對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)水氣界面、水體等復(fù)雜環(huán)境中對(duì)象的準(zhǔn)確辨識(shí)。本發(fā)明方法根據(jù)距離強(qiáng)度關(guān)系規(guī)則及信道差關(guān)系規(guī)則構(gòu)建信息采集過程中的機(jī)理模型，確定對(duì)象存在的候選區(qū)域；并通過機(jī)理模型衍生用于對(duì)象辨識(shí)的判決證據(jù)，結(jié)合先驗(yàn)的對(duì)象屬性，在候選區(qū)域中提取對(duì)象典型性特征；在此基礎(chǔ)上，通過圖模型對(duì)對(duì)象典型性特征進(jìn)行傳播，遍歷對(duì)象區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的整體辨識(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠在水環(huán)境監(jiān)測(cè)復(fù)雜環(huán)境中準(zhǔn)確的辨識(shí)對(duì)象屬性，辨識(shí)準(zhǔn)確性較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)基于機(jī)理模型的實(shí)現(xiàn)對(duì)象整體辨識(shí)的方法，屬于水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水環(huán)境監(jiān)測(cè)場(chǎng)景迥異于常規(guī)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，場(chǎng)景環(huán)境具有強(qiáng)衰減、高散射等特點(diǎn)，如，水-氣界面、水體環(huán)境等。在此條件下，采用被動(dòng)方式進(jìn)行信息采集難以獲取準(zhǔn)確可靠的對(duì)象屬性信息，難以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景對(duì)象的準(zhǔn)確辨識(shí)，進(jìn)而無法為監(jiān)測(cè)提供可靠的對(duì)象屬性關(guān)鍵因子。鑒于此，目前水環(huán)境監(jiān)測(cè)所主要采用的信息采集手段以主動(dòng)式信息采集為主，即通過外加人工信源補(bǔ)償用于傳輸介質(zhì)中散射和衰減效應(yīng)所導(dǎo)致的信息損失，以盡量獲取準(zhǔn)確的對(duì)象輻照信息，有助于后端高質(zhì)量的信息處理。

在外加人工信源采集對(duì)象信息的過程中所要服從的機(jī)理為：人工信源必然主動(dòng)照準(zhǔn)對(duì)象區(qū)域。這一機(jī)理形成了自然的判決證據(jù)：當(dāng)確定照準(zhǔn)區(qū)域時(shí)必然對(duì)應(yīng)于較為粗略的對(duì)象區(qū)域，形成對(duì)象存在的候選區(qū)域。候選區(qū)域的形成，能夠明顯降低辨識(shí)所需要搜索的區(qū)域范圍并衍生出對(duì)象辨識(shí)的證據(jù)，將該證據(jù)與先驗(yàn)的對(duì)象屬性相結(jié)合，能夠提取出對(duì)象典型性特征，依據(jù)這些特征有助于提高對(duì)象辨識(shí)的精度。

相比較，現(xiàn)有技術(shù)多采用基于背景建模或較為底層的特征進(jìn)行對(duì)象辨識(shí)，這些技術(shù)手段，在傳輸介質(zhì)較為穩(wěn)定、穿透性較好且場(chǎng)景對(duì)象較為穩(wěn)定的情況下能夠較為準(zhǔn)確地辨識(shí)對(duì)象。然而，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)常面臨的強(qiáng)衰減、高散射且背景抖動(dòng)、對(duì)象多變的困難條件下，現(xiàn)有方法難以實(shí)現(xiàn)有效的對(duì)象辨識(shí)結(jié)果。本質(zhì)上，有別于本發(fā)明所公開技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)并沒有以水環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中信息采集的機(jī)理為出發(fā)點(diǎn)，沒有探究人工信源補(bǔ)償所衍生出的新穎的辨識(shí)證據(jù)，因此，無法獲取多證據(jù)綜合的對(duì)象典型性特征。這種對(duì)象典型性特征的提取機(jī)制是本發(fā)明公開技術(shù)有別于現(xiàn)有技術(shù)的最顯著性特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中現(xiàn)有技術(shù)方法無法準(zhǔn)確的提取對(duì)象特征，難以準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)象辨識(shí)的問題，本發(fā)明對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息采集過程中的機(jī)理進(jìn)行建模，確定對(duì)象存在的候選區(qū)域；并通過機(jī)理模型衍生用于對(duì)象辨識(shí)的判決證據(jù)，結(jié)合先驗(yàn)的對(duì)象屬性，在候選區(qū)域中提取對(duì)象典型性特征；在此基礎(chǔ)上，通過圖模型對(duì)對(duì)象典型性特征進(jìn)行傳播，遍歷對(duì)象區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的整體辨識(shí)。

技術(shù)方案：一種用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)基于機(jī)理模型的對(duì)象辨識(shí)方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)距離-強(qiáng)度關(guān)系規(guī)則及信道差關(guān)系規(guī)則建立水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息采集機(jī)理模型；其中，所述距離-強(qiáng)度關(guān)系規(guī)則為：在信源照準(zhǔn)區(qū)域中任意點(diǎn)上的輻照強(qiáng)度與該點(diǎn)位置距離照準(zhǔn)中心的距離成反比例關(guān)系；所述其中，信道差關(guān)系規(guī)則為：在信源照準(zhǔn)區(qū)域中信道間強(qiáng)度相對(duì)平衡，信道強(qiáng)度差異明顯小于外圍非照準(zhǔn)區(qū)域；

(2)根據(jù)上述建立的機(jī)理模型檢測(cè)信源照準(zhǔn)，以確定對(duì)象存在的候選區(qū)域，并衍生出用于對(duì)象辨識(shí)的判決證據(jù)；

(3)在候選區(qū)域中，綜合機(jī)理模型所衍生出的判決證據(jù)以及先驗(yàn)的對(duì)象屬性在候選區(qū)域中提取對(duì)象典型性特征；

(4)通過圖模型對(duì)對(duì)象典型性特征進(jìn)行傳播，遍歷對(duì)象區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的整體辨識(shí)。

進(jìn)一步地，步驟(1)中，機(jī)理模型建模所根據(jù)的兩種規(guī)則解析表達(dá)為：

距離-強(qiáng)度關(guān)系規(guī)則：量測(cè)局部區(qū)域中的點(diǎn)同該區(qū)域中輻照強(qiáng)度最大點(diǎn)間的歐式距離：