[发明专利]一种基于全景视觉的舰船小目标检测方法

摘要

本发明涉及的是一种全景可见光图像序列中的小目标检测方法，特别是涉及一种海天背景下全景可见光图像中的舰船小目标检测方法。包括如下步骤：（1）图像预处理；（2）粗略提取海天线；（3）精确提取海天线；（4）在第三边缘检测图中进行第2次精确约束海天线区域；（5）检测小目标并在原始图像中标出小目标的位置。目前全景视觉可见光图像序列中的小目标检测并无有效方法，本发明设计了一种基于椭圆拟合的海天线提取方法提取全景视觉系统采集到的近似椭圆形的海天线，在此基础上设计了一种基于精确海天线区域约束的单窗口阈值法有效检测海天线上突起的舰船小目标。

主权项

1.一种基于全景视觉的舰船小目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）图像预处理：将采集到的全景原始图像进行滤波、锐化和边缘检测，并将得到的边缘检测结果存为三份，分别为第一边缘检测图，第二边缘检测图，第三边缘检测图；（2）粗略提取海天线：1）粗略约束海天线区域：对边缘检测后的二值图像即第一边缘检测图进行处理：f(x,y)=f(x,y),|d0-r|≤lr0,|d0-r|>lr]]>其中为图像任意一点到中心点的距离，r₁=(1+l)r，r₂=(1-l)r，(x₀,y₀)为半径为r的圆形的中心坐标，l取为0.1；2）粗略提取海天线：经过粗略海天线区域约束所得图像为呈同心圆的二值图像外环半径为r₁，内环半径为r₂，圆心为O，取外环上的点N(x,y)，沿NO方向找到第一个不为零的像素点，将线段NO上除该非零像素点外的所有像素设置为0，直到N取到外环上所有点时，所得图像即为粗略提取的海天线图像；3）对提取的海天线离散点进行椭圆拟合：椭圆的一般方程可以表示为：ax²+2bxy+cy²+2dx+2ey+f=0其中x与y分别为椭圆上的点的横纵坐标，a、b、c、d、e、f为椭圆参数，记为ω＝(a b c d e f)^T；若为方程ATAω=λCωωTCω=1]]>的一对解，则为椭圆拟合的结果，其中μ=1u^TATAu^=1u^TCu^,]]>A=x122x1y1y122x12y11x222x2y2y222x22y21··················xM22xMyMyM22xM2yM1,]]>C=0020000-10000200000000000000000000000,]]>{x_i＝(x_i y_i)^T}为图像中点集,x_i,y_i为坐标，i＝1,2...M(M≥5)；（3）精确提取海天线：1）精确约束海天线区域在第二边缘检测图中，将步骤（2）中得到的椭圆参数的长轴与短轴分别乘以s₁，其中1<s₁<1.5，得到椭圆参数椭圆长轴与短轴分别乘以s₂，其中s₂=2-s₁，得到椭圆参数对于平面上任一点x_i＝(x_i y_i)^T，α1i=α1(xi)=a1xi2+2b1xiyi+c1yi2+2d1xi+2e1yi+f1]]>α2i=α2(xi)=a2xi2+2b2xiyi+c2yi2+2d2xi+2e2yi+f2]]>其中ai=si2a;]]>b_i＝b；ci=si2c;]]>di=si2d;]]>ei=si2e;]]>fi=si2f+si2ac-si4ac;]]>i＝1，2，若同时满足α_1i≤0，α_2i≥0，则像素值f(x_i,y_i)保持不变，若不满足，则令f(x_i,y_i)=0；2）椭圆拟合，对精确约束海天线区域的结果再次进行椭圆拟合，得到拟合结果椭圆α_3i=α₃(x_i)=0即为所求的精确海天线：（4）在第三边缘检测图中进行第2次精确约束海天线区域；（5）检测小目标并在原始图像中标出小目标的位置，海天线椭圆方程α_3i=α₃(y_i)=0上一点y_i＝(x_i y_i)^T，以y_i为中心，取30×30的窗口，设z_i＝(x_i y_i)^T为该窗口内一点，若满足f(x_i,y_i)=1且α_i=α(z_i)≥0的点的个数大于n,n为预设的正整数，则区域内存在船舰小目标。