一种基于时序影像的船只监控方法技术

本发明专利技术提供了一种基于时序影像的船只监控方法，包括：确定基准影像，获取包括船只位置信息的时序影像，根据基准影像对时序影像进行配准；获取船只对应的引导点信息或预测点信息，根据引导点信息或预测点信息预测在拍摄时序影像时刻船只出现的位置范围，根据位置范围对配准后的时序影像进行裁剪，得到关注区域序列影像；对关注区域序列影像依时序连续播放，根据关注区域序列影像中船只的运动尾迹特征对船只进行识别，确定关注区域序列影像中代表船只的点位，根据点位对船只进行跟踪定位，以此监控目标船只。该方法能够快速对高分四号时序影像进行处理，连续跟踪采集相关船只轨迹信息，具有不受船只静默航行影响，定位精确，可信度高的优势。

A Ship Monitoring Method Based on Time Series Image

The invention provides a ship monitoring method based on time series image, which includes: determining the reference image, acquiring the time series image including the position information of the ship, registering the time series image according to the reference image, acquiring the corresponding guidance point information or prediction point information of the ship, and predicting the position range of the ship at the time of taking the time series image according to the guidance point information or prediction point information. According to the location range, the registered time series image is clipped to get the sequence image of the region of interest; the sequence image of the region of interest is played sequentially, and the ship is recognized according to the characteristics of the ship's moving wake in the sequence image of the region of interest, so as to determine the position of the representative ship in the sequence image of the region of interest, and track and locate the ship according to the position of the ship, so as to monitor the target. Ships. This method can process high-resolution time series image quickly, and continuously track and collect relevant ship trajectory information. It has the advantages of accurate positioning and high reliability, which is not affected by the silent navigation of ships.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时序影像的船只监控方法
本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于时序影像的船只监控方法。
技术介绍
目前，海洋船只检测常用方法为电子侦察方式，通过监听船只电子信号识别和判断海洋船只，具有全天候，不受云雨干扰优势，却无法解决静默航行(关闭主动雷达)目标的侦察问题。作为电子侦察方式的补充，遥感方式通过获取高光谱遥感影像，基于遥感影像处理方法识别和跟踪海洋船只，具有不受船只静默航行影响，定位精确，可信度高的优势。高分四号卫星作为地球同步轨道遥感卫星，具备高时间分辨率和较高空间分辨率的优势，充分利用其特点，能够对特定区域的目标船只进行持续监控。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对于现有的技术问题，本专利技术提供一种基于时序影像的船只监控方法，用于至少部分解决以上技术问题。(二)技术方案本专利技术提供一种基于时序影像的船只监控方法，包括：确定基准影像，获取包括船只位置信息的时序影像，根据基准影像对时序影像进行配准；获取船只对应的引导点信息或预测点信息，根据引导点信息或预测点信息预测在拍摄时序影像时刻该船只出现的位置范围，根据位置范围对配准后的时序影像进行裁剪，得到关注区域序列影像；对关注区域序列影像依时序连续播放，根据关注区域序列影像中船只的运动尾迹特征对船只进行识别，确定关注区域序列影像中代表所述船只的点位；根据点位对船只进行跟踪定位，以此监控目标船只。可选地，根据基准影像对时序影像进行配准，包括：分别在基准影像和时序影像中选择匹配区域；提取两匹配区域中的特征点并进行匹配，获得基准影像上的同名点；根据基准影像上的同名点，获得地面控制点平面坐标，并获得地面控制点对应的高程；根据地面控制点平面坐标和地面控制点对应的高程解算时序影像RPC参数，并根据RPC参数对时序影像进行纠正。可选地，由尾迹特征识别出目标船只后，根据点位对船只进行跟踪定位，包括：在关注区域序列影像中优先挑选能明显识别船只的一帧影像，记录该帧影像中船只对应点位的位置信息及其对应的影像拍摄时刻；以该点位的位置为起始跟踪点位，向前采集与该帧影像拍摄时刻临近时刻的关注区域序列影像的另一帧影像中，船只对应点位的位置信息和其对应的影像拍摄时刻，依次类推；以该点位的位置为起始跟踪点位，向后采集与该帧影像拍摄时刻临近时刻的关注区域序列影像的另一帧影像中，船只对应点位的位置信息和其对应的影像拍摄时刻，依次类推；以采集的所有船只对应点位的位置信息对船只进行跟踪定位。可选地，根据所述关注区域序列影像中船只的运动尾迹特征对所述船只进行识别中，运动尾迹特征呈三角状，其朝向与船只运动方向一致。可选地，根据关注区域序列影像中所述船只的运动尾迹特征对所述船只进行识别中，当关注区域序列影像中包括多艘船只时，可基于船只日常编队分布规律识别船只。可选地，根据关注区域序列影像中船只的运动尾迹特征对船只进行识别中，当关注区域序列影像中包括多艘船只时，运动尾迹特征的明显程度和扩散程度与船只的吨位成正比。可选地，根据位置范围对配准后的时序影像进行裁剪，得到关注区域序列影像之后还包括：对关注区域序列影像进行辐射校正，辐射校正至少包括灰度线性拉伸和直方图均衡化。可选地，在根据点位对船只进行跟踪定位过程中，若跟踪定位中断，需要重新确定起始跟踪点位。可选地，通过对航天地形测绘数据进行插值，得到地面控制点对应的高程。可选地，提取两匹配区域中的特征点，包括：在两匹配区域中，使用尺度不变特征变换算法提取特征点。(三)有益效果本专利技术提供一种基于时序影像的船只监控方法，能够快速对高分四号时序影像进行处理，连续跟踪采集相关船只轨迹信息，以监控目标船只。相比电子侦察卫星，具有不受船只静默航行影响，定位精确，可信度高的优势；同时，能充分发挥高分四号同步轨道卫星高时间分辨率和较高空间分辨率的优势，能够对特定区域的目标船只进行持续监控。附图说明图1是本专利技术实施例基于时序影像的船只监控方法的原理图。图2是本专利技术实施例基于时序影像的船只监控方法的流程图。图3是本专利技术实施例的根据尾迹特征识别目标船只的判别标准示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提出一种基于时序影像的船只监控方法，由于高分四号卫星具备高时间分辨率和较高空间分辨率的优势，该时序影像选用的基于高分四号卫星实施采集的包括海洋船只位置信息的时序影像，依据该时序影像中船只的尾迹特征，发现和识别相关的目标船只，并进行连续的跟踪定位，其原理图如图1所示，主要包括：时序影像配准、关注区域裁切、快速连播识别、连续跟踪定位。首先对采集的原始时序影像进行配准，该配准是基于全球基础影像和全球航天地形测绘(ShuttleRadarTopographyMission，SRTM)数据。其次，通过引入引导信息或预测信息确定配准后的时序影像中的重点关注区域并实施裁剪得到关注区域序列影像。再次，按时序连续播放裁剪的关注区域序列影像识别出影像中代表船只的点位。最后根据识别的点位对船只进行追踪定位。下面介绍通过对时序影像的处理来监控船只的具体细节图2示出了本专利技术实施例基于时序影像的船只监控方法的流程图。如图2所示，方法包括：S1，确定基准影像，获取包括船只位置信息的时序影像，根据基准影像对时序影像进行配准。卫星实时传输的原始时序影像星下点定位精度较低，且受到曲率的影响，高纬度地区影像变形较大。当影像覆盖区域包含有岛礁，海岸线等陆地时，可以利用已校准好的基准影像与待配准影像进行匹配获得地面控制点，并基于控制点对待配准影像进行几何纠正，最终提高目标识别定位精度。其中，已校准好的基准影像是基于全球基础影像。具体配准步骤包括：a、在基准影像和时序影像中分别拉框选择匹配区域，匹配区域需要避开云覆盖区，且要求特征丰富稳定，一般为海岛礁或者沿海陆地。b、在基准影像和时序影像中的匹配区域间使用尺度不变特征变换(ScaleInvariantFeatureTransform，SIFT)算法提取特征点并进行匹配，获得同名点对。c、重复步骤a和b，确保获得匹配区域中足够数量且分布均匀同名点对。d、由基准影像上的同名点获得地面控制点平面坐标，根据该地面控制点平面坐标，通过SRTM数据插值获得地面控制点对应的高程。e、根据地面控制点平面坐标和地面控制点对应的高程解算时序影像RPC参数，并根据RPC参数对时序影像进行纠正。由于高分四号卫星为同步轨道卫星，其可见光传感器为面阵相机，当对某区域进行凝视连续采集影像数据时，时序影像幅面抖动变化不大，因此可用初始人工确定的匹配区域对后续时序影像自动化纠正处理。S2，获取船只对应的引导点信息或预测点信息，根据引导点信息或预测点信息预测在拍摄时序影像时刻船只出现的位置范围，根据位置范围对配准后的时序影像进行裁剪，得到关注区域序列影像。高分四号卫星幅面覆盖范围广，直接在全幅影像中寻找目标船只难度非常大；同时由于每帧影像数据量大，直接处理也影响后续效率。因此，可以充分利用其他侦察手段已有的引导信息或预测信息，确定重点关注区域，缩小目标搜索区域和后续影像处理范围。具体步骤包括：a、引入其他手段获取的引导点信息或预测点信息(包括点位时间、位置、目标属性等)。其他手段可为电子侦察卫星等。b、根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时序影像的船只监控方法，其特征在于，包括：确定基准影像，获取包括所述船只位置信息的时序影像，根据所述基准影像对所述时序影像进行配准；获取所述船只对应的引导点信息或预测点信息，根据所述引导点信息或预测点信息预测在拍摄所述时序影像时刻所述船只出现的位置范围，根据所述位置范围对配准后的所述时序影像进行裁剪，得到关注区域序列影像；对所述关注区域序列影像依时序连续播放，根据所述关注区域序列影像中所述船只的运动尾迹特征对所述船只进行识别，确定所述关注区域序列影像中代表所述船只的点位；根据所述点位对所述船只进行跟踪定位，以此监控所述船只。

【技术特征摘要】
1.一种基于时序影像的船只监控方法，其特征在于，包括：确定基准影像，获取包括所述船只位置信息的时序影像，根据所述基准影像对所述时序影像进行配准；获取所述船只对应的引导点信息或预测点信息，根据所述引导点信息或预测点信息预测在拍摄所述时序影像时刻所述船只出现的位置范围，根据所述位置范围对配准后的所述时序影像进行裁剪，得到关注区域序列影像；对所述关注区域序列影像依时序连续播放，根据所述关注区域序列影像中所述船只的运动尾迹特征对所述船只进行识别，确定所述关注区域序列影像中代表所述船只的点位；根据所述点位对所述船只进行跟踪定位，以此监控所述船只。2.根据权利要求1所述的基于时序影像的船只监控方法，其特征在于，所述根据所述基准影像对所述时序影像进行配准，包括：分别在所述基准影像和时序影像中选择匹配区域；提取两匹配区域中的特征点并进行匹配，获得所述基准影像上的同名点；根据所述基准影像上的同名点，获得地面控制点平面坐标，并获得所述地面控制点对应的高程；根据所述地面控制点平面坐标和所述地面控制点对应的高程解算所述时序影像的RPC参数，并根据所述RPC参数对所述时序影像进行纠正。3.根据权利要求1所述的基于时序影像的船只监控方法，其特征在于，所述根据所述点位对所述船只进行跟踪定位，包括：在所述关注区域序列影像中优先挑选能明显识别船只的一帧影像，记录该帧影像中所述船只对应点位的位置信息及其对应的影像拍摄时刻；以该点位的位置为起始跟踪点位，向前采集与该帧影像拍摄时刻临近时刻的关注区域序列影像的另一帧影像中，所述船只对应点位的位置信息和其对应的影像拍摄时刻，依次类推；以该点位的位置为起始跟踪点位，向后采集与该帧影像拍摄时刻临近时刻的关注区域序列影像的另一帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：马电，侯仰拴，李毓，孙浩，陆成涛，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11