[发明专利]基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取方法

说明书

基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取。本研究提出基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取，采用了旋转坐标轴的方法，通过提取船只的最小外接矩形，高效准确地获取目标的朝向、长、宽等方向特征。第一步先进行图像预处理获取目标的单像素边缘，作为目标方向特征提取的有效参考区域。第二步、针对获取的边缘轮廓图像，采用象限划分的策略进行目标朝向初判，该步骤的目的在于限制最小外接矩形搜索范围，提高算法效率；第三、在上一步目标初判范围的限制下，搜索范围内的最小外接矩形，并基于最小外接矩形进行船头朝向初判。最后，利用提取获得的最小外接矩形来提取目标长、宽、朝向等船只方向相关特征。

技术领域

本发明涉及基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取方法。

背景技术

近年来，随着空天搭载平台技术的迅猛发展，空间遥感技术也在不断完善和进步，利用所获取的遥感图像进行船只检测和监视的研究与技术开发在海洋遥感领域得到越来越多的重视。

光学遥感图像船只方向特征提取是指，基于光学遥感图像数据，利用图像处理的方法提取有关船只方向的特征,该技术能配合自动检测技术实现遥感数据海面船只信息的自动有效提取。它应用在民用领域上，可以支持航运监控、海洋渔业监督、水上交通管制等。应用在军事领域上则可用于：船只国外军港动态监视、重点船只目标离港预警等。

在海面船只遥感特征提取中，船只的朝向是遥感数据船只目标自动解译的关键信息。当前有关船只方向提取的技术大都是通过遍历目标区域，寻找长、短轴的方法来获取船只方向。这类传统采用计算连通区域长轴、短轴获取船只方向特征的方式，容易受到连通域标记计算的完整性及目标周边少量虚警点的干扰，而且使用遍历目标区域寻找长短轴获取方向的方法运算量大，效率低。

本方案提出基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取的方法，考虑目标外周的整体性，能有效克服传统方法连通域标记完整性及周域虚警点干扰的问题。此外，本方法采用了旋转坐标轴的策略，并通过对目标船头朝向进行初判，初判后将旋转遍历范围的角度限制在[0,45°]，大大缩减了计算的复杂度及计算时间，提高效率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种基于坐标旋转最小外接矩形的遥感图像船只方向特征提取方法，用于提取船只的方向特征，包括以下步骤：

A)进行图像预处理，包括：

对目标的切片进行自适应阈值分割得到灰度输入图像的二值图；

对二值图像进行中值滤波，去除目标船体的周域的干扰噪声点，防止噪声点对图像处理的严重干扰；

对滤波之后的图像进行二值腐蚀和二值膨胀以对目标船体达到孔洞填充的目的，接着，进行二值膨胀操作将目标船体的二值区域外扩一圈，为提取边缘做准备；

采用二值形态学方法，用边缘外扩的目标船体的二值图像减去目标船体的区域二值图像，获得目标船体的单像素边缘轮廓图像；

B)针对获取的边缘图像，基于统计在坐标轴4个象限内的目标船体的二值连通区域单像素边缘轮廓的方法，快速确定坐标的初始角度，进行目标船体的朝向初判；

C)在步骤B)的目标船体的朝向初判的结果的限制下，做搜索范围的最小外接矩形并基于最小外接矩形计算船只方向；

D)利用获取的最小外接矩形来提取包括船只的长、宽、朝向的船只方向相关特征。

附图说明

图1是基于坐标旋转最小外接矩形的遥感图像船只方向特征提取的总流程图。

图2是快速获取最小外接矩形的流程图。

图3(a)至3(c)是目标朝向初判示意图。

图4是矩形初判象限化分说明图。