[发明专利]基于GF4单帧图像的舰船目标检测方法

说明书

基于GF4单帧图像的舰船目标检测方法，本发明涉及单帧GF4数据海上弱小目标检测。本发明的目的是为了解决现有方法对GF4图像中目标检测的检测精度差的问题。基于GF4单帧图像的舰船目标检测方法具体过程为：步骤1：构建单帧GF4遥感图像的局部加权多波段切片张量；步骤2：求解局部加权多波段切片张量的低秩背景以及稀疏目标张量；步骤3：基于步骤2结合GF4多波段信息优化检测结果，获得舰船目标位置坐标。本发明用于遥感图像处理领域。

技术领域

本发明属于遥感图像处理领域，涉及单帧GF4数据海上弱小目标检测，具体的说是一种面向单帧GF4图像的局部加权低秩张量海上弱小目标检测方法。

背景技术

我国近10年发展规划中提出，在空间系统建设中要进一步加快海洋监控卫星方向的落地和应用，不断提高全天时、全天候的海洋区域舰船监察监控能力。我国于2015年12月成功发射了GF4凝视卫星，标志着我国高时间分辨率、高空间分辨率、高轨道大尺度地球观测时代的开始。自该凝视卫星发射以来，已被迅速安排用于监测火灾、洪涝等灾害。另外，GF4卫星载荷的可移动性可以24小时内覆盖我国整个领土范围。

随着科技日新月异的发展，海洋资源越来越受到社会乃至世界大国的青睐。海洋管辖，舰船监测，海上交通管制等应用也需要更短的重访周期、更大的幅宽。GF4卫星的发展和应用也一定会顺应时代，不仅为国家的国土安全、经贸往来提供持续的监管监测，也能够为相关领域的卫星应用提供宝贵的基础。

单帧图像目标检测的重点是如何有效利用目标和背景的差异性来进行目标检测，在实现过程中大多数都提取图像的边缘或者纹理特征后进行目标检测。对凝视卫星获取的海洋监控数据进行分析可以看出，一方面，海上弱目标的大小一般只有几个或十几个像素点，而且在成像过程中，还会因为时间间隔不定造成虚影问题，这也使得判断目标大小困难重重。另一方面，由于海杂波、大气干扰等自然噪声的干扰，使得成像质量不高，造成海上弱目标与背景的对比度不高，现阶段目标检测方法的检测效果较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法对GF4图像中目标检测的检测精度差的问题，而提出基于GF4单帧图像的舰船目标检测方法。

基于GF4单帧图像的舰船目标检测方法具体过程为：

步骤1：构建单帧GF4遥感图像的局部加权多波段切片张量；

步骤2：求解局部加权多波段切片张量的低秩背景以及稀疏目标张量；

步骤3：基于步骤2结合GF4多波段信息优化检测结果，获得舰船目标位置坐标。

优选地，所述步骤1中构建单帧GF4遥感图像的局部加权多波段切片张量；具体过程为：

步骤11、将GF4遥感图像切成400×400的小图；选择全色和近红外的任意波段数据，将切后的400×400的切片图像建模为：

I_F′＝I_B+I_T+I_N (1)

其中，I_F′、I_B、I_T和I_N分别代表切后的400×400的切片图像以及与之对应的背景图像、目标图像和噪声图像；

步骤12、基于步骤11将切后的400×400的切片图像转换成保留局部信息的三维张量；具体过程为：

构建一个固定大小的二维滑窗，对每个400×400的切片图像进行从左上角到右下角的横向滑动切片，将每次取得的小切片叠加成一个三维立方体，得到将切后的400×400的切片图像转换成保留局部信息的三维张量：

F′＝B+T+N (2)