【技术实现步骤摘要】
一种基于正态和均匀混合分布模型的海面障碍物检测方法
本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种基于正态和均匀混合分布模型的海面障碍物检测方法。
技术介绍
近年来，随着海洋战略地位的日益突出，海洋装备的发展受到越来越多国家的重视。无人水面艇(UnmannedSurfaceVehicle，USV)作为集智能控制、远程通信等多种功能于一体的海洋装备，已经成为海洋开发的重要载具之一。它可以根据任务的需求，搭载不同的功能模块，更好地应对不同任务所带来的挑战，不仅可以将其应用于水质检测、海图测绘、环境监测等民用领域，还可以将其应用于海上侦察、武装巡逻和反潜等军事领域。无人水面艇在海上自主航行时，艇上搭载的障碍物检测模块在该过程中发挥着至关重要的作用，是其实现自主避障和安全航行的先决条件。目前，无人水面艇通常采用雷达、红外传感器和可见光摄像机来对周围障碍物进行检测。其中，基于雷达的检测技术探测距离较远、稳定性较高，但是存在着成本高、系统复杂，不利于近距离小目标检测的缺点。而基于红外传感器的检测系统隐蔽性较好，但对温度比较敏感，因此其得到的红外图像通常噪声较多，目标易失去形状信...
【技术保护点】
1.一种基于正态和均匀混合分布模型的海面障碍物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取彩色海面图像；(2)利用简单线性迭代聚类算法，即SLIC对海面图像进行超像素分割；(3)以超像素为基本单位，建立基于正态和均匀混合分布的语义分割模型；(4)利用期望最大化算法EM迭代估计出模型参数；(5)根据后验分布概率确定出每一个超像素的类别，从而将图像分割成天空、海水以及奇异值区域，即潜在的障碍物区域；(6)生成海水掩膜图像；(7)利用Canny算子检测海水掩膜图像中的边缘，然后利用Hough变换算法进行直线检测，检测得到的最佳直线即为水界线；(8)对水界线以下的奇异值区域进行提...
【技术特征摘要】
1.一种基于正态和均匀混合分布模型的海面障碍物检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取彩色海面图像；(2)利用简单线性迭代聚类算法，即SLIC对海面图像进行超像素分割；(3)以超像素为基本单位，建立基于正态和均匀混合分布的语义分割模型；(4)利用期望最大化算法EM迭代估计出模型参数；(5)根据后验分布概率确定出每一个超像素的类别，从而将图像分割成天空、海水以及奇异值区域，即潜在的障碍物区域；(6)生成海水掩膜图像；(7)利用Canny算子检测海水掩膜图像中的边缘，然后利用Hough变换算法进行直线检测，检测得到的最佳直线即为水界线；(8)对水界线以下的奇异值区域进行提取，从而实现海面障碍物的检测。2.根据权利要求1所述的基于正态和均匀混合分布模型的海面障碍物检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，由于获取的海面图像在竖直方向上始终存在着两个较大的区域，即天空区域和海水区域，因此基于正态和均匀混合分布的语义分割模型利用了两个正态分布来分别对天空和海水区域的观测数据进行描述，而对于与这两个区域有着明显区别的奇异值区域，即潜在的障碍物区域，则使用了一个均匀分布来进行描述；于是，第i个超像素的特征向量的概率建模成两个正态分布和一个均匀分布的混合模型：上式中，表示均值为m而协方差为C的正态分布函数，U(·)表示均匀分布函数；yi表示图像中第i个超像素的特征向量，也称为观测数据，主要由CIE-Lab颜色特征(L,a,b)和超像素中心坐标(r,c)组成；θ表示模型中所有正态分布的参数，即θ＝{mk,Ck}k＝1,2；π表示图像中所有超像素类别先验分布集，即π＝{πi}i＝1:M，其中，M为图像中超像素的个数，πi表示第i个超像素的类别先验分布，即πi＝[πi1,πi2,πi3]，其中，πik＝p(xi＝k)表示第i个超像素类别xi为k的概率；为了改善局部噪声对图像分割的不利影响，假设图像中所有超像素的类别先验分布以及后验分布是关于邻域系统的一个马尔可夫随机场MRF；因此，推导出基于正态和均匀混合分布的语义分割模型的惩罚对数似然函数：上式中，表示Hadamard积运算，si和qi分别表示超像素i的辅助类别先验分布和辅助后验分...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘靖逸，李恒宇，丁长权，罗均，谢少荣，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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