[发明专利]一种空中非合作目标气球要害点快速的检测方法

权利要求书

1.一种空中非合作目标气球要害点快速的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、输入检测图像G1，并对其进行中值滤波，去除噪声，得到图像G2；

S2、对图像G2分别进行X、Y方向的灰度投影，确定检测气球的位置以及气球的中心点P；

S3、以中心点P作为极坐标的原点，利用双线性插值，将图像G2转换到极坐标系统中，得到图像G3；

S4、对图像G3进行直方图统计；使用最小交叉熵方法计算出当前阈值t₀，并提取出目标的边缘信息，存储在一维的数组E中；

S5、利用均值滤波对边缘信息E进行平滑；使用最小二乘法计算出边缘各点拟合圆的半径R，并将曲率1/R存储在一维的数组C中；

S6、对曲率数组C进行均值滤波，找到数组C中最大的值，并返回到直角坐标系中的坐标位置M，该坐标M即为气球绳结。

2.根据权利要求1所述的空中非合作目标气球要害点快速的检测方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：

S21、图像G2的大小为M×N，对G2分别进行X、Y方向上的投影，计算公式如下：

其中X_ij、Y_ij分别表示为图像在第j列、第i行上的投影，f_ij为坐标的灰度值；

S22、对步骤S21中求得的两个一维数据X_j、Y_i进行模板为(3，-1，-1，-1)的卷积计算，并分别取X_j、Y_i中最小、最大值X_min、X_max、Y_min、Y_max，则气球的位置在以点(X_min,Y_min)、(X_max,Y_max)为对角的矩形区域内，气球的中心点设为

3.根据权利要求1所述的空中非合作目标气球要害点快速的检测方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：

S31、双线性插值的计算公式如下：

F(r,θ)＝(1-t)*(1-u)*f(x,y)+(1-t)*u*f(x+1,y)+t*(1-u)*f(x,y+1)+t*u*f(x+1,y+1)

其中f(x,y)为检测图像G2，F(r,θ)为极坐标系统下的图像G3，(x,y)和(r,θ)分别表示插值前后图像的坐标，u、t分别为插值点坐标(rcosθ,rsinθ)与(x,y)在x和y方向的距离，且0≤t＜1，0≤u＜1；

S32、在图像G2上提取插值路径上的点(r,θ)，r为提取点到圆点P的距离，θ为当前插值路径的角度分量，并转换成直角坐标系上的点(rcosθ,rsinθ)，从而获得多个一维列向量L_θ，0≤θ＜360；根据双线性插值的计算公式，在提取的过程中对插值路径上的像素进行插值，获取多个一维列向量V_θ，0≤θ＜360，将多个一维列向量V₀,V₁,V₂...,V₃₅₉排列得到图像G3，其中，插值路径是以气球中心点为起点的直线，且在角度分量0°≤θ＜360°均匀分布。

4.根据权利要求1所述的空中非合作目标气球要害点快速的检测方法，其特征在于，步骤S4的具体方法为：

对图像G3进行直方图统计得到一维数组U；求解式子：

其中0≤t＜256，f、U₁、U₂分别为图像G3中各点灰度值以及灰度值小于、大于t的像素个数，所求t₀作为阈值；

S42、根据步骤S41所求t₀，将图像G3分为前景S1和背景S2，区域划分如下：

确定图像G3第一列S1和S2的分界位置E₁和E_i，i＞1，则在Y_i区域(E_i-1-L,E_i-1+L)内搜索分界位置，其中L为搜索半径。

5.根据权利要求1所述的空中非合作目标气球要害点快速的检测方法，其特征在于，步骤S5的具体方法为：

S51、求取边缘点曲率的步骤为：

建立最小二乘法拟合圆曲线模型，圆的方程表示为：

R²＝x²-2Ax+A²+y²-2By+B²

其中(A,B)为圆心，R为半径；

边缘点(θ，E_θ)的取点集为：

(X_i,Y_i)i∈(i-4,i-2,i,i+2,i+4)

中点到圆边缘的距离的平方与半径平方的差为：

其中a＝-2A，b＝-2B，c＝A²+B²-R²，Q(a,b,c)为δ_i的平方和为：

S52、模型的求解：

对Q(a,b,c)中的a,b,c分别求偏导，并令偏导等于0得到方程组如下：

求解该方程组可以求得A,B和R的估计拟合值，则该边缘的曲率为1/R。