[发明专利]多尺度信息融合的水下构筑物表面损毁探测方法

权利要求书

1.一种基于红色信道的损毁目标边缘特征提取方法，其特征在于，包括如下内容：

(1)输入水下构筑物表面损毁场景的红色信道信息；

(2)提取水下构筑物场景中红色信道信息，建立滑动窗，以单像素为步长，滑动扫描整个构筑物表面；

(3)计算每个滑动窗区域内红色信道反射强度最大值与最小值的差：

其中，x_c为滑动窗的中心点，Ω(x_c)为以x_c为中心点的滑动窗，y为该滑动窗区域中的点，I_r(y)为y点上红色信道强度值；x_c遍历扫描窗滑动整个水下构筑物图景，g(x_c)的强度超过阈值的点对应于表面损毁的边缘。

2.一种多尺度信息融合的水下构筑物表面损毁探测方法，其特征在于，包括如下内容：

(1)基于红色信道滑动窗进行边缘检测，提取表面损毁目标的边缘特征；具体步骤如下：

提取水下构筑物场景中红色信道信息，建立滑动窗，以单像素为步长，滑动扫描整个构筑物表面；

计算每个滑动窗区域内红色信道反射强度，计算每个滑动窗区域内红色信道反射强度最大值与最小值的差；

设定强度阈值，将所述每个滑动窗区域内红色信道反射强度最大值与最小值的差与该强度阈值进行比较，超过强度阈值的点对应于表面损毁的边缘；

(2)基于蓝色信道全局对比度进行区域检测，提取表面损毁目标的区域特征；具体步骤如下：

提取水下构筑物场景中蓝色信道信息，计算蓝色信道信息的全局对比度：

其中，c(z)为z点处蓝色信道全局特征，I_b(z)为z点处蓝色信道光学信息，I_b(k)为k点处蓝色信道，I_b为水下构筑物场景蓝色信道信息；

(3)构建边缘-区域损失函数，对所述边缘特征和区域特征进行融合，实现水下构筑物表面损毁探测；具体步骤如下：

(3.1)构建边缘-区域损失函数的外部能量项：

其中，E_out为外部能量项，为基于红色信道滑动窗的边缘特征项，为基于蓝色信道全局对比度的区域特征项，是零水平集函数，g为边缘特征，S为全局对比度特征，λ为边缘项的权重，α₁、α₂为区域项权重，δ(φ)为冲击函数，为零水平集的梯度，s₁和s₂分别是水平集函数演化曲线内外的全局对比度特征的平均强度值，

其中，(ν,ω)为构筑物表面的位置坐标；

(3.2)构建边缘-区域损失函数的正则项：

其中，ε为正则项权重；

(3.3)边缘-区域损失函数建模为：

对上述边缘-区域损失函数进行收敛，得到表面损毁的探测结果。

3.根据权利要求2所述的一种多尺度信息融合的水下构筑物表面损毁探测方法，其特征在于，步骤(1)中，采用如下公式计算每个滑动窗区域内红色信道反射强度最大值与最小值的差：

其中，x_c为滑动窗的中心点，Ω(x_c)为以x_c为中心点的滑动窗，y为该滑动窗区域中的点，I_r(y)为y点上红色信道强度值；x_c遍历扫描窗滑动整个水下构筑物图景；

g(x_c)的强度超过阈值的点对应于表面损毁的边缘。

4.根据权利要求2所述的一种多尺度信息融合的水下构筑物表面损毁探测方法，其特征在于，步骤(3.3)中，求解极小化采用梯度下降算法求解得到最优化的零水平集即为表面损毁的探测结果。