[发明专利]水下运动小目标的检测跟踪方法及系统

说明书

本发明公开了1一种水下运动小目标的检测跟踪方法及系统，检测跟踪方法包括：步骤S1：对原始的多个连续帧的成像结果分别进行归一化并阈值处理获得多个第一成像矩阵；步骤S2：根据多个第一成像矩阵进行累加后，得到第二成像矩阵；基于第二成像矩阵通过二次阈值处理并结合区域连通性检测，获得第三成像矩阵；步骤S3：根据第三成像矩阵中的图像不变量获得第四成像矩阵，并利用小目标的速度运动特性和目标成像特性于第四成像矩阵中筛选和定位出多个疑似目标点；步骤S4：对多个疑似目标点进行轨迹关联，以排除多个疑似目标点中的伪目标点获得真实目标点。

技术领域

本发明涉及一种基于帧和法及图像不变量构造的水下运动小目标检测跟踪方法及系统。

背景技术

蛙人和UUV等是水声探测中典型的“低小慢”(目标强度低、辐射噪声小、移动速度慢)目标，在浅水环境中，由于混响、环境噪声、介质扰动、背景干扰等，其检测和跟踪存在很大的挑战。现有的很多方法基于先检测后跟踪框架，在前后的连续帧图像上检测点作为目标备选或目标假设，之后进行轨迹关联等，但在实际使用中发现，这种方式存在目标假设数量较多或虚警高等问题。

因此急需一种克服上述缺陷的水下运动小目标检测跟踪方法及系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种水下运动小目标的检测跟踪方法，其中，包括：

步骤S1：对原始的多个连续帧的成像结果分别进行归一化并阈值处理获得多个第一成像矩阵；

步骤S2：根据多个所述第一成像矩阵进行累加后，得到第二成像矩阵，基于所述第二成像矩阵通过二次阈值处理并结合区域连通性检测，获得第三成像矩阵；

步骤S3：根据所述第三成像矩阵中的图像不变量获得第四成像矩阵，并利用小目标的速度运动特性和目标成像特性于所述第四成像矩阵中筛选和定位出多个疑似目标点；

步骤S4：对多个所述疑似目标点进行轨迹关联，以排除多个所述疑似目标点中的伪目标点，获得真实目标点，从而便于检测和跟踪水下运动所述真实目标点。

上述的检测跟踪方法，其中，于所述步骤S1中还包括：

步骤S11：通过声纳获得所述成像结果；

步骤S12：提取并保存所述成像结果中的绝对强度信息，

步骤S13：对所述绝对强度信息进行归一化获得多个初始成像矩阵；

步骤S14：对多个所述初始成像矩阵进行阈值处理获得多个所述第一成像矩阵。

上述的检测跟踪方法，其中，于所述步骤S2中包括：

步骤S21：将多个所述第一成像矩阵进行叠加，获得所述第二成像矩阵；

步骤S22：对所述第二成像矩阵进行二次阈值处理，并结合区域连通性检测，将所述第二成像矩阵中元素值大于设定阈值或区域面积大于目标典型成像面积的对应元素置零，从而去除固定背景以及与强背景粘连的残余背景，进而获得含有脚印串的所述第三成像矩阵。

上述的检测跟踪方法，其中，于所述步骤S2中包括：

步骤S21'：对所述第二成像矩阵进行二次阈值处理和区域连通性检测，去除固定背景以及与强背景粘连的残余背景；

步骤S22'：再对所述第二成像矩阵去除与强背景不粘连的残余背景孤立点后获得含有脚印串的所述第三成像矩阵。

上述的检测跟踪方法，其中，于所述步骤S3中包括：

步骤S31：根据所述第三成像矩阵中的图像不变量获得所述第四成像矩阵；

步骤S32：利用小目标的速度运动特性和目标成像特性于所述第四成像矩阵中筛选和定位出多个所述疑似目标点。