[发明专利]舰船与港口先验知识支持的大型舰船检测方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感影像处理与应用技术领域，涉及一种在高分辨率多光谱遥感影像中，检测万吨级以上大型舰船目标的方法。

背景技术

利用遥感数据进行舰船目标的检测，目前国内外已经利用SAR数据取得了许多成熟的研究成果。但SAR影像通常空间分辨率较低，从检测结果中能够进一步提取的信息量少，识别困难；另外SAR影像预处理十分复杂，很大程度上影响了检测的精度和效率。

随着光学影像分辨率的不断提高，利用高分辨率光学影像进行舰船检测的方法逐渐发展起来。

高分辨率多光谱影像进行舰船目标检测通常采用影像分割的方法进行^[1]。例如汪闽等^[4]提出的通过分析影像灰度直方图并根据直方图包络分割影像；李开瑞等^[3]利用小波变换在小波域提取边缘检测目标的方法。对于港口区域停靠的舰船，分离舰船与港口的方法组要基于港口的几何特征或地理信息，比如陈琨等^[2]提出一种基于几何特征的舰船与码头目标分割方法；尤晓健等^[5]利用地理信息引导进行海陆分离进而检测目标。

现有利用光学影像进行舰船检测的方法主要存在以下几点不足：

(1)检测舰船的分割方法，仅仅以区分海面和舰船为目的，常用的阈值分割方法较为简单。对于高分辨率影像，海面情况复杂，影像纹理细节丰富，简单的阈值分割方法不利于准确地检测舰船。

(2)仅通过几何信息或光谱信息检测舰船，信息利用不充分，可能造成检测结果中包含的错检结果数量过多，影响对检测结果的后续使用效率。

(3)对于港口区域内港口与舰船的分离，全自动的算法分离结果的精度会直接影响检测结果；而人工参与过多的方法，又会影响检测的效率。

参考文献：

[1]Xiao L.，Cao J.，Gao X.Detection for Ship Targets in Complicated Background of Sea and Land[J].Opto-Electronic Engineering，2007，34(6)：6-10.

[2]陈琨，陈学佺.一种基于几何特征的舰船与码头目标分割的新方法[J].计算机工程与应用，2004，40(31)：197-199.

[3]李开瑞，赵友庚，蒋定定等.利用小波变换进行海上目标识别研究[J].光学技术，2003，29(2)：153-155.

[4]汪闽，骆剑承，明冬萍.高分辨率遥感影像上基于形状特征的船舶提取[J].武汉大学学报：信息科学版，2005，30(8)：685-688.

[5]尤晓建，徐守时，侯蕾.基于特征融合的可见光图像舰船检测新方法[J].计算机工程与应用，2005，41(19)：199-202.

发明内容

(一)发明目标

本发明要解决的技术问题是：

针对高分辨率多光谱遥感影像中，海面的复杂情况，进行有效的影像分割，得到完整的大型舰船分割对象，并充分结合大型舰船几何和色彩特征规则的先验知识，将其检测出来。对于港口区域的大型舰船，结合港口的先验知识，在人工干预少的条件下，完成港口与舰船的高效分离和错检剔除。

(二)技术解决方案

本发明的原理是：

在高分辨率多光谱遥感影像中，舰船边缘和海面通常存在明显的梯度变化，利用基于梯度的分割方法，有利于将舰船与海面分割开来。由于大型舰船具有较为相似的形状，能够形成明显的几何特征，同时，与海面又有明显的色彩差别，可以结合几何特征与色彩特征检测大型舰船对象。

另外，由于陆地上地物十分复杂，常常存在与舰船目标特征接近的地物，并且码头常常与停靠的舰船连接，对舰船的检测效果造成较大干扰。可以通过海陆分割的方法，去除陆地影响，降低检测难度，提高检测效果。

本发明的基本思路是：

首先，对海域影像进行基于梯度的影像分割；第二，提取分割对象的色彩、几何特征；第三，利用大型舰船特征规则对分割对象进行模糊规则分类，从而实现大型舰船的检测。

对于影像内存在港口的情况，加入预处理步骤，即对影像进行海陆分割获得海域影像以排除陆地干扰；同时，加入后处理步骤，即利用港口的泊位信息剔除非万吨级以上的泊位上检测到的错检目标。

本发明的技术方案如图1所示。

本发明的技术方案由3个主要步骤构成：

步骤S1基于梯度的影像分割