[发明专利]一种利用河道地标间接定位识别立体建筑物的方法

说明书

技术领域

本发明属于成像自动目标识别与导航制导交叉的技术领域，具体涉及 一种动平台条件下基于河道地标的地面立体建筑物间接定位识别方法，用 于飞行器前视导航时捕获与定位地面立体建筑物。

背景技术

地面立体建筑物是人工建筑的重要组成部分，对其进行精确定位与识 别可满足无人飞行器和有人飞行器在城市地区的自主精确导航、飞行器避 撞等领域的应用需求。地面立体建筑物通常处于复杂的自然场景之中，特 别在城区，多数情况下跟其周边建筑关联成片，处于楼群之中。由于飞行 器飞行航线的可变性及飞行器惯性导航定位的偏差，导致在城市地区中对 地面立体建筑物的定位识别是一项困难的任务。

如果飞行器要导航定位到某立体建筑物，当然要能检测、识别该建筑 物。然而在城市地区中检测识别定位立体建筑物是十分困难的。

张前进，郭雷在“基于特征学习的建筑物自动识别算法研究”，弹箭与 制导学报，Vol.27 No.3 March 2007中提出了一种基于类特征学习的算法结 构。利用建筑物顶部的高亮度特性，采用基于灰度的OTSU方法实现图像 的粗略分割；然后采用二阶高斯马尔可夫随机场(GMRF)模型描述已分割 图像，得到目标/背景类的6维特征向量；以此特征向量及粗分割的类标记 为训练集，训练支持向量机(SVMs)分类器学习两类特征，再用训练过的 分类器重新分割图像；最后采用基于先验知识的规则对分割区域进行建筑 物/非建筑物的判定。该方法的成立基于一个明显的假设，即建筑物顶部的 高亮度特性，这一假设在实际的建筑物光学成像中是不能保证的，因此， 其适用范围有限。陶文兵，柳健，田金文在“一种新型的航空图像城区 建筑物自动提取方法”，计算机学报，Vol.26 No.7 July 2003中提出了一种从 航空城区图像中自动提取矩形建筑物的方法，该方法基于从航空城区图像 中提取的边缘，经过轮廓跟踪，采用Splitting(分裂)方法提取直线，得出 其相应的直线几何图形。但在使用该方法时，边缘信息的初始检测结果多 为不连续的线段，因此需要对结果进行合并、调整等处理。当面对较为复 杂的自然场景图像时，会产生大量不连续的线段，使得合并、调整处理的 计算复杂度大幅度增加，从而难以满足实时性的要求。金泰松，叶聪颖， 李翠华，刘明业在“一种复杂场景下建筑目标识别方法”，计算机工程， Vol.33 No.6 March 2007中提出了一种基于建筑目标的竖直线特征寻找图像 中存在建筑目标区域的方法，考虑了目标特征的相互关系，给出了一种新 的模板匹配算法，跟传统的方法相比，运行时间减少了。但是该方法在目 标跟背景之间的局部反差不明显的情况下，竖直线条的提取将变得极为困 难。

以上方法都是直接检测识别定位立体建筑物，没有将建筑物目标置于 自然场景的“上下文”之中，因此，难免局限于就建筑物识别定位而谈建 筑物识别定位。当立体建筑物相对于其所在城市地区场景特征不显著，如 距离较远、光照条件不好、相似模式较多时，直接检测定位识别是不可行 的。为了解决这一导航定位难题，必须发明新的定位识别方法。

实际上，间接寻找目标的方法更符合人类的视觉导航机理，也就是说， 当我们在意图捕获一个目标的时候，如果此目标相对于其所在的场景特征 不显著时，我们通常采取先捕获目标所在场景中具有某种显著性特征的地 物结构，再间接定位到我们感兴趣的目标，进而达到对感兴趣对象的直接 定位与识别。

穿越城区的河道地标在许多城市中是常见的，而且河道地标具有条带 状分布的特征，蜿蜒曲折的居多，其上可供选择使用的形殊点很多，利用 河道地标间接导航定位是可行的。如何利用河道地标进行城区内立体建筑 物的检测定位，构成了本发明的核心内容。

发明内容

本发明提供一种利用河道地标间接定位识别地面立体建筑物的方法， 目的在于解决动平台条件下，待识别建筑物光学成像特征不显著时，如被 隐藏、被遮挡、建筑物模式重复较多、光学成像中建筑物局部对比度差等 的多种情况下，对城区立体建筑物的定位识别问题，为飞行器前视导航时 捕获与定位地面立体建筑物提供支持。

一种利用河道地标间接定位识别立体建筑物的方法，按照以下步骤进 行：

(1)计算河道地标与立体建筑物在参考图中的位置差异；

(2)在实时图中确定建筑物目标的局部感兴趣区域：

(2.1)确定河道地标在实时图中的位置；