基于二次分割的港口舰船目标检测方法

发布时间：2021-11-02 00:31

　　针对光学遥感图像中港口舰船的纹理、灰度特征与码头十分接近,直接分割相对困难的问题,提出了基于二次分割的港口舰船目标检测方法。该方法首先将Top-hat算子引入分水岭分割算法中,解决了分水岭算法过分割现象,同时获得较完整的海陆分离结果;其次对分割后的陆地区域使用Freeman链码进行轮廓描述,并结合改进的Hough变换进行目标区域的分离,通过二次分割有效地将码头与舰船分开;最后,计算各区域的面积实现港口舰船的识别。实验结果表明,该方法鲁棒性强,易于实现,通过实测数据可以解决港口舰船目标的检测问题。 

【文章来源】：探测与控制学报. 2016,38(06)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图１八方向Ｆｒｅｅｍａｎ链码Ｆｉｇ．１Ｆｒｅｅｍａｎｃｏｄｅｉｎｅｉｇｈｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ

ｙ）ｊ＋１添加到链码，并把此点作为当前点Ｑ，建立相应方向码ｃｈａｉｎｍ＝｛Ｖ｝ｉ。３）确定跟踪方式。本文采用八邻域进行跟踪，按照从左至右，从下至上优先级顺序寻找第一个轮廓的边界点，接着以该点为跟踪起始点，沿着左上方进行搜索，如左上方的点不是边界点，那么搜索方向按顺时针旋转４５°，直到找到下一个边界点为止，然后把这个边界点当做新的起始点，在当下搜索方向上逆时针旋转９０°，以同样方法搜索下一边界点，直到返回初始边界点或到达最后边界点，轮廓跟踪过程如图２所示。图２轮廓跟踪图示Ｆｉｇ．２ｃｏｎｔｏｕｒｔｒａｃｋｉｎｇｓｈｏｗ４）确定新链码起点。判断Ｆｉｓｔ的八邻域是否存在边缘点，如果存在，将其当做第Ｌｍ＋１条链码的起点，并转至步骤２）；否则，转至步骤１）。５）去除短链码。判断Ｌｍ（ｌｅｎｇｔｈ）是否大于链码的长度阈值，如果大于Ｌｅｎ，保留该段链码；否则认为是干扰，将其去除。６）跟踪完毕，得到港口舰船的轮廓链码的二值图像，下面进行目标区域的分离。２．２基于改进Ｈｏｕｇｈ变换的目标区域分离２．２．１Ｈｏｕｇｈ变换的直线检测Ｈｏｕｇｈ变换［９］是利用图像空间与参数空间的点与线之间对偶关系，将图像空间复杂的边缘特征信息转化为参数空间的聚类检测问题，其变换为：ρ＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ（４）式（４）中，ρ为极径，θ（０°≤θ≤１８０°）为极角，ｘ表示像素点相对于图像原点的行坐标；ｙ表示像素点相对于图像原点的列坐标。那么根据公式（４），图像空间中任意一点（ｘｉ，ｙｉ）映射到参数空

因此，二值图像轮廓边缘点（ｘ０，ｙ０），若满足公式（４），则其对应参数空间点（ρ０，θ０）投票数Ｐｉｘｅｌｃｏｕｎｔ加１；若当前投票为１，则（ｘ０，ｙ０）为点（ρ０，θ０）所对应直线第一点，此时记录（ρ０，θ０）所对应两个端点坐标都为（ｘ０，ｙ０）；若当前投票大于１，则仅更新Ｐｏｉｎｔｔｗｏ坐标为（ｘ０，ｙ０），以此来准确记录边缘点。３）避免非直线端点被记录非直线端点主要存在以下两种情况，如图３（ａ），直线ｌ由于受舰船轮廓影响而出现断续情况，但在投票过程中记录的为直线最远的两个端点，通过连接两个端点可以消除端点；另一种情况，如图３（ｂ），若在参数空间投票中，对端点坐标记录未加限制，直线ｌ２的点Ｍ可能会被记录为ｌ１的端点，解决这种情况，可以在更新端点坐标之前预先判断新端点与原端点之间距离是否大于设定阈值，如大于则不更新端点坐标，投票也不增加，用于去除非直线端点。图３非直线端点误判情况Ｆｉｇ．３Ｅｒｒｏｒｊｕｄｇｅｍｅｎｔｉｎｎｏｎ－ｌｉｎｅｅｎｄｐｏｉｎｔ４）合并直线并分离目标区域根据港口舰船轮廓二值图像中两条线段的距离长短，当两条线的距离小于指定值时，Ｈｏｕｇｈｌｉｎｅｓ会将两条线合并为一条线。Ｍｉｎｌｅｎｇｈ用来确定是否保存该线；如果线条长度小于设定值，线条就会被擦除；否则保存，根据检测到的点在二值图上绘出直线，从而分离出舰船目标区域。２．３港口舰船的识别在前面描绘每个连通区域边界前提下，循环遍历每个连通区域边界，统计连通区域的面积分布并显示区域面积。由于港口码头连

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种快速自动检测海面目标算法[J]. 臧风妮,李庆忠,张洋.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(04)
[2]舰船遥感图像的目标识别研究[J]. 周珍娟,韩金华.  舰船科学技术. 2014(12)
[3]基于纹理分割和Top-Hat变换的合成孔径雷达与可见光图像增强融合[J]. 王志社,杨风暴,陈磊,彭智浩,纪利娥.  光学学报. 2014(10)
[4]改进的分水岭图像分割算法[J]. 孙惠杰,邓廷权,李艳超.  哈尔滨工程大学学报. 2014(07)
[5]基于视觉注意机制的海洋监视卫星图像舰船目标检测[J]. 许志涛,刘金国,龙科慧,徐东,周怀得.  激光与光电子学进展. 2013(12)
[6]Freeman链码描述的曲线匹配方法[J]. 余博,郭雷,赵天云,钱晓亮.  计算机工程与应用. 2012(04)
[7]基于D-S证据理论的近岸舰船目标识别[J]. 石文君,汪小平,王登位.  电光与控制. 2009(11)
[8]遥感图像中港口目标识别技术[J]. 周拥军,朱兆达,丁全心.  南京航空航天大学学报. 2008(03)
[9]利用Hough变换实现直线的快速精确检测[J]. 滕今朝,邱杰.  中国图象图形学报. 2008(02)



本文编号：3470986