[發明專利]一種基于天際線分割的無人機檢測方法

在審

• 申請號: 202011559805.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112597905A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 張蛟淏;張檣;趙凱;侯棋文;李斌;崔洪
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/46
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發明提出一種基于天際線分割的無人機檢測方法，其包括：利用天際線檢測算法識別圖像中的天際線，識別出天際線區域；在圖像的天際線之外的區域，利用小目標檢測算法識別無人機目標。本發明通過預處理，排除天際線對無人機檢測算法的影響，從而能夠減少無人機檢測的計算量，提升對無人機目標的檢測精度。

技術領域

本發明涉及光電探測技術及圖像處理技術領域，特別涉及一種基于天際線分割的無人機檢測方法

背景技術

無人機是一種沒有機載飛行員的飛行器，其英文縮寫為“UAV”(Unmanned AerialVehicle)，一般通過操作人員遠程遙控或者自控軟件自動控制飛行。其可掛載多種設備、方便快捷、操作簡單、掛載平臺不受操作人員生理結構制約的特點使其在近年來得到飛速發展。與傳統的有人駕駛飛機相比，無人機最初被應用于人類因過于骯臟或危險而不愿意親自駕駛飛機去做的任務。雖然無人機主要起源于軍事應用，但是其用途正在迅速地擴大到科學研究、商業活動、娛樂產業等民用領域，具有非常大的潛力。

隨著近年來經濟與科技的發展，我國的民用無人機事業得到了飛速發展，涌現出以“大疆”為首的一大批優秀的無人機企業，無人機飛行已經從原來遙不可及的一項昂貴愛好漸漸成為一項普通人也能夠承擔得起費用的運動。與之相伴的，我國的民間無人機飛手數量也在不斷躥升，他們活躍在無人機行航拍、無人機競速、無人機農用播撒藥物、無人機郵件速遞等各個領域，并不斷拓展無人機民用化的新道路。但是，隨著民用無人機的日益普及，不合格無人機飛手違規操作帶來的安全隱患日益加深，“黑飛”無人機給機場安全、重大安全責任區域安保、人流密集處安保、涉密區域國家秘密保護等方面帶來的危害越來越嚴重。在這種情況下，北京市等多個城市在特定區域利用GPS鎖等方式設立了無人機禁飛區，機場、人流密集處、軍事基地等保密區域也都設立了無人機禁飛區域。

但是，行政禁令與GPS鎖等方法均無法有效阻止越來越多的“黑飛”無人機擾亂社會治安的現象。部分“黑飛”無人機本身不含GPS模塊，利用GPS鎖來限制這種無人機也就失去了先決條件。而很多無人機誤入禁飛區域并導致安全事故的事件也并非操作者有意為之，無人機本身的不穩定性、惡劣天氣狀況的影響、無線電干擾都有可能導致無人機失控。有鑒于此，研發一種無人機檢測算法是有其實際意義的。飛行狀態下的無人機目標具有體積小、速度慢、高度低的特點，因而難于與地物背景區分開來。由于可獲取的特征信息較少，與艦船等大目標相比，檢測難度更高。傳統的空中目標檢測依靠雷達，利用多普勒效應和不斷改進的算法取得了良好的效果。但無人機不具備速度快、反射面積大的特點，難于進行雷達探測。因此，近年來許多研究機構利用光學特性檢測無人機。

發明內容

本發明提出一種基于天際線分割的無人機檢測方法，通過預處理，排除天際線對無人機檢測算法的影響，從而大大減少無人機檢測的計算量，提升其檢測精度。

對此，本發明提出一種基于天際線分割的無人機檢測方法，其包括：利用天際線檢測算法識別圖像中的天際線，識別出天際線區域；在圖像的天際線之外的區域，利用小目標檢測算法識別無人機目標。

其中，天際線檢測算法的步驟包括：1)對于待處理圖像進行采樣并建立積分圖像；2)分析采樣列像素灰度梯度的變化，找出天際線可能存在的區域，該區域為天際線可疑區域；3)從可疑區域中找到疑似天際線上的點，稱之為可疑點；4)篩選天際線可疑點，去掉非天際線點；5)連接以上步驟得到的天際線可疑點，判別并合并多個不同區域的天際線；6)使用小目標檢測算法檢測圖像中天際線之外的區域，從而完成無人機檢測。

其中，1)對于待處理圖像進行采樣并建立積分圖像，其包括：以指定的間隔對圖像進行采樣建立采樣列，并計算所述采樣列的積分圖像，以用于后續處理運算。

其中，為了消減噪聲的影響，在步驟2)與3)中增加消除噪聲影響的濾波算法。

本發明對天際線具有較好的檢測能力，能夠減少無人機檢測的計算量，提升其檢測精度。

附圖說明