[發(fā)明專利]一種基于海浪理論的海面圖像分割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110245307.8
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113160238B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 魏婧雅;陳忠彪;姚玉雯;戴子玥;何宜軍;于思源;王錚;田飛;朱睿君
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06V10/50;G06V10/762
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐博

1.一種基于海浪理論的海面圖像分割方法，其特征在于：依據(jù)符合海浪理論的隸屬度函數(shù)準確地對采集的圖像進行區(qū)域劃分，獲得有效的海浪圖像，具體步驟如下：

步驟1，讀取原始圖像數(shù)據(jù)，選定研究區(qū)域，對研究區(qū)域內圖像做二維傅里葉變換，根據(jù)所得頻譜的峰值確定主波波向；

步驟2，選取平行于主波波向的各個徑向，找出其波峰和波谷的位置，再由相鄰的波峰與波谷求出該徑向包含的波浪的所有波長，然后對徑向波長做直方圖，得到該區(qū)域的波長分布；

步驟3，根據(jù)隨機海浪理論建立海浪的波長的概率分布函數(shù)，將其作為海浪波長的理論隸屬度函數(shù)；

步驟4，針對海浪波長的統(tǒng)計參數(shù)建立隸屬度函數(shù)，將步驟2獲得的海浪波長的統(tǒng)計參數(shù)代入建立的隸屬度函數(shù)，計算隸屬度值u；再從研究區(qū)域圖像內選取多個海浪觀測點數(shù)據(jù)代入理論函數(shù)中，求出理論值u₀，如果隸屬度函數(shù)值uu₀，則選取的區(qū)域合理；否則，重新選取研究區(qū)域，并利用以上步驟判斷其合理性；

所述的步驟3中建立的隨機海浪波長的統(tǒng)計分布函數(shù)為：

式中，λ為波長，為平均波長，為平均波數(shù)，d為波高，

所述的步驟4中建立的隸屬度函數(shù)為：

式中，U、V分別為波長隸屬度矩陣和波浪觀測點的聚類中心矩陣，是徑向的第k個觀測點屬于第i類的海浪波長參數(shù)的隸屬度值的m次方，而則是第k個觀測點的x_k到第i類聚類中心點v_i距離的平方|x_k-v_i|²；

隸屬度函數(shù)中和v_i的計算公式如下：

當J(U,V)取最小值時完成聚類，此時可根據(jù)所建立的隸屬度函數(shù)來分析海浪觀測點聚類的合理性，若u_ik＞u₀，則保留被驗證觀測點；反之則剔除上述觀測點；

所述的海浪圖像觀測點的聚類判斷變量，包括海浪波長、波長的均值及方差。