[发明专利]一种公路地标约束下的地面运动目标检测方法

摘要

本发明公开了一种公路地标约束的动平台动目标检测方法，包括：从卫星图片中选取形状特征明显的公路地标，根据公路地标所在的卫星图片生成公路参考图，将生成的公路参考图中直道部分的中心作为选取地标约束中心点，并以该地标约束中心点为中心在公路地标上选取一矩形区域，其宽度和公路地标的宽度相同，长度为出现在视场范围内公路地标直道部分的长度，获取实时图，根据实时图的实时成像行数和实时成像列数、以及动平台的飞行保障参数对公路参考图进行透视变换。本发明解决动平台条件下运动目标尺度变化导致难以检测、地面背景下存在较多干扰而导致虚警、以及运动目标检测实时性差的技术问题。

主权项

一种公路地标约束的动平台动目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)从卫星图片中选取形状特征明显的公路地标；特征明显的公路地标为环状公路及其直道部分；(2)根据公路地标所在的卫星图片生成公路参考图；(3)将生成的公路参考图中直道部分的中心作为选取地标约束中心点T₁，其坐标为(x_c,y_c)，并以该地标约束中心点T₁为中心在公路地标上选取一矩形区域Area_c，其宽度和公路地标的宽度相同，长度为出现在视场范围内公路地标直道部分的长度，其四个顶点坐标分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)以及(x₄,y₄)；(4)获取实时图，根据实时图的实时成像行数和实时成像列数、以及动平台的飞行保障参数对公路参考图进行透视变换，以得到变换后的地标约束中心点和地标约束区域；(5)根据步骤(4)中变换后的地标约束中心点和地标约束区域确定其在实时图中的位置，并提取实时图中的地标约束区域；(6)在动平台下对两帧实时图进行配准，并在步骤(5)提取的地标约束区域中进行多尺度运动目标窗口选择，以获得每帧实时图中每一像素点对应的窗口区域；步骤(6)包括以下子步骤：(6‑1)选择初始时间间隔Δt，采用SIFT方法对两帧实时图f(x,y,t_c)和f(x,y,t_c+Δt)进行配准；其中x为其中一帧实时图的横坐标，y为其纵坐标，t_c为实时图的当前图像帧；(6‑2)在步骤(5)提取的地标约束区域中确定K个窗口，其尺寸从小到大依次为：S_{min_x}×S_{min_y}，(S_{min_x}+ΔS_x)×(S_{min_y}+ΔS_y)，…，(S_{min_x}+(K‑1)ΔS_x)×(S_{min_y}+(K‑1)ΔS_y)，S_{min_x}表示窗口长度的最小值，S_{min_y}表示窗口宽度的最小值，ΔS_x表示长度增量，ΔS_y表示宽度增量；(6‑3)利用最小窗口(S_{min_x}×S_{min_y})分别对两帧实时图f(x,y,t_c)和f(x,y,t_c+Δt)进行逐像素点遍历，以分别得到每帧实时图中每一像素点(x,y)对应的窗口区域和(7)使用时空多尺度运动目标检测方法计算步骤(6)获得的不同窗口区域的运动显著性度量值，确定最大的运动显著性度量值对应的窗口区域作为运动显著性区域，并获得该运动显著性区域的最佳时间间隔；步骤(7)具体包括以下子步骤：(7‑1)计算最小窗口(S_{min_x},S_{min_y})在像素点(x,y)处的覆盖区域Ω_x,y的运动显著性度量值Value(x,y)；(7‑2)针对每一个运动标记像素点(x′,y′)，从其对应的M个运动显著性度量值Value(x′,y′)中确定最大值，该最大值对应的覆盖区域即为运动显著性区域，记为ω_x′,y′，从而对于步骤(5)提取的地标约束区域中的N个运动标记像素点而言，可得到N个运动显著性区域，记为其中i＝1,2,...N；(7‑3)在步骤(5)提取的地标约束区域中，计算每一运动显著性区域ω_x′,y′的最佳时间间隔(8)利用最佳时间间隔、多帧累积差分方法和标记方法对步骤(5)提取的地标约束区域中每个运动显著性区域提取区域内运动目标，以完成对公路地标约束下的运动目标检测；步骤(8)具体为，对每个运动显著性区域取图像对f_t(x,y)与或在两幅图像的区域内做多帧累积差分，前后对称两帧与当前帧分别进行累积差分，分别提取步骤(5)提取的地标约束区域中的累积差分图像，然后通过图像融合增强累积差分图像之间的差异，再通过OTSU算法提取累积差分图像中的运动目标，最终得到运动目标检测结果。