[發(fā)明專利]一種基于陰影圖像處理的目標三維重建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210734157.1
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115049864A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚士澤;周洋;成立;楊予昊;李大圣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: G06V10/75
• 分類號: G06V10/75;G06V10/28;G06V20/64;G06V20/58;G06T5/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 嚴夢婷;高嬌陽

本發(fā)明公開了一種基于陰影圖像處理的目標三維重建方法，包括以下步驟：獲得目標的陰影圖像；對陰影圖像預(yù)處理；目標運動方向計算；構(gòu)建目標模型；坐標信息變換；對目標模型進行多余點剔除，得到目標的三維重建結(jié)果。本發(fā)明利用不同角度下運動目標的陰影圖像序列恢復(fù)目標的三維結(jié)構(gòu)，不依賴于目標特征點的高精度配準，算法復(fù)雜度低，能夠?qū)崿F(xiàn)實時處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于陰影圖像處理的目標三維重建方法。

背景技術(shù)

太赫茲SAR圖像由于其頻段優(yōu)勢，SAR圖像中的陰影能夠用于動目標的檢測、跟蹤和定位，陰影形狀也能夠反映雷達波照射目標投影到地面的形狀信息。因此在太赫茲頻段的SAR圖像中，通過陰影尺寸、形狀等特征對運動目標進行分類或識別成為可能。SAR圖像中目標陰影的形成與光學(xué)圖像中陰影形成類似，為可見光或電磁波被目標遮擋所產(chǎn)生的。當(dāng)目標運動方向相對于雷達視線方向存在一定角度變化時，運動目標在地面上能形成不同形狀的陰影。因此，利用陰影信息進行運動目標的三維重建能夠綜合多個角度或姿態(tài)下的陰影信息，獲取更多信息，為動目標識別提供新的思路。

現(xiàn)有利用圖像序列進行目標三維重建的方法如下：

鄧寶松在“基于點線特征的大基線圖像序列三維重建技術(shù)研究”中公開了一種目標模型三維重建方法，該方法利用點、線特征從大基線光學(xué)圖像序列中恢復(fù)目標模型表面拓撲網(wǎng)格及紋理信息。

劉曉龍在“基于圖像序列的歐式三維重建理論與方法研究”中公開了一種目標三維重建方法，該方法需要人工標定、圖像配準和精確的攝像機位姿，使用歐式三維重建方法對光學(xué)目標進行重建，魯棒性較高。

崔德靖在“基于圖像序列的運動目標三維重建方法研究”公開了一種運動物體的三維重建方法，該方法利用時頻特征提高圖像配準精度，利用改進三角形法對離散點構(gòu)建三維網(wǎng)格模型，重建三維目標。

總之現(xiàn)有基于圖像序列的三維重建方法中，絕大部分基于光學(xué)圖像序列，并需要高精度配準。而SAR圖像的目標陰影只有輪廓特征，不符合光學(xué)圖像三維重建要求。因此，需要研究SAR圖像序列中基于陰影信息的動目標三維重建方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于陰影圖像處理的目標三維重建方法，

獲得目標的陰影圖像，所述目標為運動目標，所述陰影圖像為SAR圖像；

對陰影圖像預(yù)處理，所述預(yù)處理包括圖像插值、圖像二值化和圖像邊緣平滑，得到邊緣平滑后的二值圖像；

目標運動方向計算：利用運動目標的方位向速度和距離向速度計算目標運動方向；

構(gòu)建目標模型，所述目標模型為三維點陣模型，目標模型的三維尺寸大于其實際尺寸；

坐標信息變換：根據(jù)雷達姿態(tài)角度信息和目標運動方向并利用坐標變換方法，將目標模型投影到地面得到二維坐標信息；

對目標模型進行多余點剔除，得到目標的三維重建結(jié)果，所述多余點剔除包括投影冗余點剔除、先驗冗余點剔除和模型內(nèi)部點剔除，所述投影冗余點剔除是將坐標信息變換得到的二維坐標信息進行坐標尺度調(diào)整后與邊緣平滑后的二值圖像進行匹配從而刪除二維坐標信息中部分點的信息。

進一步地，所述坐標信息轉(zhuǎn)換具體包括以下步驟：

計算得到坐標旋轉(zhuǎn)矩陣M_rot，

其中，θ為目標運動方向角度；

對初始的目標模型的坐標集合P進行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的坐標集合為P_rot；

P_rot＝P×M_rot