[發明專利]用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法

在審

• 申請號: 202011556887.4
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN112632782A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 陳哲;徐立中;嚴錫君;周思源;張麗麗;黃晶
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62
• 代理公司: 杭州聚邦知識產權代理有限公司 33269
• 代理人: 彭友誼

1.一種用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)根據距離-強度關系規則及信道差關系規則建立水環境監測信息采集機理模型；其中，所述距離-強度關系規則為：在信源照準區域中任意點上的輻照強度與該點位置距離照準中心的距離成反比例關系；所述其中，信道差關系規則為：在信源照準區域中信道間強度相對平衡，信道強度差異明顯小于外圍非照準區域；

(2)根據上述建立的機理模型檢測信源照準，以確定對象存在的候選區域，并衍生出用于對象辨識的判決證據；

(3)在候選區域中，綜合機理模型所衍生出的判決證據以及先驗的對象屬性在候選區域中提取對象典型性特征；

(4)通過圖模型對對象典型性特征進行傳播，遍歷對象區域，實現對對象的整體辨識。

2.根據權利要求1所述的用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：步驟(1)中，機理模型建模所根據的兩種規則解析表達為：

距離-強度關系規則：量測局部區域中的點同該區域中輻照強度最大點間的歐式距離：

其中，D(x,m)為從點x到以點x為中心局部區域Ω_x中輻照強度最大點m間的歐式距離，(ξ₁,γ₁)和(ξ₂,γ₂)為坐標點x和m的坐標，d為歐式距離的上標；

信道差關系規則：量測不同信道間的輻照強度差異：

其中，為點x處單一信道強度同綜合強度間平方差，分別為點x在r、g、b三個單一信道上的強度；

根據上述兩種關系規則，機理模型建模為：

3.根據權利要求2所述的用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：步驟(2)中，根據機理模型檢測信源照準，以確定對象存在的候選區域，并衍生出用于對象辨識的判決證據，具體為：

當f_x小于閾值Τ時，認為點x為信源照準區域進而確定對象存在的候選區域，f_x大于等于閾值Τ時，認為點x為背景區域：

其中，Τ為閾值，true表示對象存在的候選區域，false表示背景區域；

基于機理模型對象辨識的判決證據表達為：當點x為照準區域，f_x越小說明該點距離對象中心位置越近，該點處的特征對對象的表征能力越強；f_x與判決證據的表征能力κ_x間關系表達為：

4.根據權利要求3所述的用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：步驟(3)中，先驗的對象屬性包括紋理特征和同背景較為明顯的光譜對比度，綜合機理模型所衍生的判決證據及先驗對象屬性，對象表征能力量化計算為：

φ_x＝κ_x×ψ_x×λ_x，

其中，ψ_x為點x處的紋理特征，λ_x為點x同背景光譜對比度，φ_x越大，點x對對象特征的表征能力越大；對監測區域內所有點的φ_x值進行從大到小排序，選擇前K個點作為對象特征點。

5.根據權利要求4所述的用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：點x處的紋理特征表述為以該點為中心的超像素區塊中的紋理密度：

其中，l_x為以點x為中心的超像素區塊中的紋理的總長度，N_x為以點x為中心的超像素區塊中的像素數量。

6.根據權利要求4所述的用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：點x同背景光譜對比度表述為該點光譜特性同背景光譜特性間的差值：

其中，λ_x為點x處光譜特性同背景光譜特性的差值，

為背景在r、g、b三信道上的強度；

其中，中x點求和區域范圍為滿足f_x≥Τ的點，ζ為背景點的像素的數量。

7.根據權利要求4所述的用于水環境監測基于機理模型的對象辨識方法，其特征在于：步驟(4)中，以選擇的K個點為中心建立超像素區塊，以無向圖模型度量不同區塊間的相關性，采用隨機游走方法對對象典型性特征進行游走，遍歷對象區域，實現對象的整體辨識。