[发明专利]基于LSD改进的UUV近海面可见光图像海天线提取方法

说明书

本发明提供的是一种基于LSD改进的UUV近海面可见光图像海天线提取方法。获取近海面可见光图像，转换为灰度图像并进行尺度缩放；进行梯度计算，根据梯度幅值进行伪排列并建立状态列表，设置梯度阈值；选取种子点进行区域增长，根据海天线倾斜角的数学特征剔除不符合要求的点，生成直线支撑区域或最小外接矩形；矩形估计，并根据海天线长度特征和直线合并准则合并相邻矩形；判断类内点密度；计算NFA，提取海天线。该方法既能提取水平的海天线也能提取倾斜的海天线，既适应于海空背景也适应于山体背景。另外，本发明实时性和自适应性强，可在可见光序列图像中提取海天线。

技术领域

本发明涉及的是一种可见光成像方法，尤其是一种UUV近海面可见光图像的海天线提取方法。

背景技术

海上目标识别技术具有重要作用，近年来被许多国家列为重点研究课题。但由于海面强水纹、背景障碍物、探测器噪声等因素的干扰，船舶目标的定位和识别成为非常具有挑战性的问题。海面可见光图像一般分为三个区域:天空区域、水界线区域和海面区域。通常情况下，在进行目标检测、跟踪等图像处理任务时，感兴趣区域大部分处于水界线区域中。海天线的检测可以有效抑制复杂海空背景中的噪声干扰、缩小船舶目标的搜寻范围并减小计算量，因此也成为船舶识别中的关键环节。

大多数现有的海天线检测方法的核心思想在于直线提取，比如基于直线拟合、Hough变换、行均值梯度、行-信息熵、RANSAC算法的海天线提取方法，大多易受波浪、云层、桥梁、山体等高梯度边缘的干扰，误差较大或形成虚假的海天线，对水界线区域的船舶目标造成干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能提取水平的海天线也能提取倾斜的海天线，既适应于海空背景也适应于山体背景，实时性和自适应性强的基于LSD改进的UUV近海面可见光图像海天线提取方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)获取近海面可见光图像，转换为灰度图像并进行尺度缩放；

(2)进行梯度计算，根据梯度幅值进行伪排列并建立状态列表，设置梯度阈值；

(3)选取种子点进行区域增长，根据海天线倾斜角的数学特征剔除不符合要求的点，生成直线支撑区域或最小外接矩形；

(4)矩形估计，并根据海天线长度特征和直线合并准则合并相邻矩形；

(5)判断类内点密度；

(6)计算NFA，提取海天线。

本发明还可以包括：

1、步骤(3)具体包括：

1)取状态列表中梯度幅值最大的点作为种子点，以种子点为起点，搜索周围“未标记”并且梯度方向在阈值[-τ,τ]范围内的点，状态改为“已标记”；

2)海天线有水平的，也有倾斜的，即海天线的倾斜角在一定范围之内，海天线上某点的法向方向，即该像素点的梯度方向，θ_m是像素m的梯度方向角，则海天线的倾斜角表示为为当时，其中，θ_T是海天线倾斜角阈值，保留该点；否则将该点设为“未标记”状态；

3)将上述得到的一系列状态为“已标记”的相邻离散点，包含在一个矩形框内，构成线性支撑区域或其最小外接矩形；

2、步骤(4)具体包括：

1)计算矩形区域的关键统计参数，得到对直线特征的数学描述；