一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法制造方法及图纸

本申请公开了一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，其包括准备图像采集装置，使其对目标物光谱反射率较高的波段灵敏；安装图像采集装置；每隔人为设定的期间获取图像；针对获取图像中各色彩通道灰度值，根据目标物的光谱响应特点，利用波段比法对图像进行二值化处理。通过采用上述方法，能够更准确地区分背景物上的目标物。

【技术实现步骤摘要】
一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法
本专利技术涉及目标物监测领域，具体涉及一种利用图像采集装置监控背景物上目标物的方法。
技术介绍
马尾藻是一种棕色的大型藻类，在墨西哥湾和大西洋中大量存在，在我国的海南省、青岛省海域也常有发现。马尾藻作为海洋生态系统的重要组成部分之一，为鱼、虾、蟹、海龟和其他海洋生物提供食物和栖息地，同时还在海洋初级生产力、营养再矿化、有色溶解有机质动态和细菌活性方面发挥重要作用。另一方面，若马尾藻由于风力驱动或是人为因素大量脱根而漂浮于海面上，对于人类也是一个不小的负担和威胁，尤其是在核电站附近的海域，可能造成核电站入水口堵塞，造成经济损失和生态环境的不利影响，海滩过多上的马尾藻对当地的海岸管理者来说也是一种负担。因此，为了能够及时预警，对海面漂浮的大型藻类如马尾藻的监控与定位十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供一种利用图像采集装置监控背景物上目标物的方法，其能够更为准确地区分背景物上的目标物。为达成上述目的，采用如下技术方案：第一技术方案涉及一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，包括以下步骤：准备图像采集装置，使其对目标物光谱反射率较高的波段灵敏；安装图像采集装置，使监测目标区域位于图像采集装置视场中；每隔人为设定的期间获取图像；针对获取图像中各色彩通道灰度值，根据目标物的光谱响应特点，利用波段比法对图像进行二值化处理，以将图像中各像素区分为符合目标物特征的像素或不符合目标物特征的像素。>第二技术方案基于第一技术方案，其中，在准备图像采集装置时，还加装滤光片，以滤除至少部分背景物反射光。第三技术方案基于第一技术方案，其中，所述方法还包括在对图像进行二值化处理后，基于图像采集装置的光学参数、所在位置与恣态，获取目标物基于图像采集装置所在位置的坐标。第四技术方案基于第三技术方案，其中，所述图像采集装置的光学参数包括成像中心到成像传感器的距离和每个像素的实际尺寸；所述位置包括图像采集装置相对背景物所在平面的高度；所述姿态包括图像采集装置的垂直倾角。第五技术方案基于第四技术方案，其中，根据所述的图像采集装置的光学参数、所在位置与恣态，利用成像几何学方法，通过图像中符合目标物特征的像素所在位置求得目标物基于图像采集装置所在位置的坐标。第六技术方案基于第一技术方案，其中，所述背景物包括海面；所述目标物为马尾藻漂浮物；通过改装商用摄像机或相机准备图像采集装置，所述改装包括去除商用摄像机或相机的红外滤光片。第七技术方案基于第六技术方案，其中，所述改装还包括加装用于消除海面反光的偏振镜。第八技术方案基于第六技术方案，其中，所述二值化处理方法为，如图像中各像素符合以下公式则为符合目标物特征，否则为不符合目标物特征：0.25<(RED-GREEN)/(RED+GREEN)<0.35其中，RED为该像素红通道灰度值，GREEN为该像素绿通道灰度值。相对于现有技术，上述方案具有的如下有益效果：第一技术方案中，通过使图像采集装置准备得对目标物光谱反射率较高的波段灵敏，为后续的图像二值化处理提供良好的条件，能够有效提高图像分类精度。根据目标物的光谱响应特点，利用波段比法进行二值化处理，能够更精确地区分目标物和背景物。第二技术方案中，通过加装滤光片滤除部分背景物反射光，更有利于后续的图像二值化处理。第三至五技术方案中，为计算目标物基于图像采集装置所在位置的坐标提供了有效方法。第六技术方案中，基于马尾藻漂浮物在近红外波段响应较高的特点，通过去除商用摄像机或相机的红外滤光片，能够低成本地改装商用摄像机或相机，使其对马尾藻反射率较高的红外波段更为灵敏。第七技术方案中，通过加装偏振镜，得以消除海面反光，更有利于后续的图像二值化处理。第八技术方案中，基于马尾藻的光谱特性设置的二值化方法，能够有效提高识别精度，提高对此类漂浮物的检测能力，有助于核电站附近海域对该类致灾生物的及时预警。附图说明为了更清楚地说明实施例的技术方案，下面简要介绍所需要使用的附图：图1为商用相机蓝、绿、红三个通道的光谱灵敏度及马尾藻的光谱反射率；图2为实施例中图像采集装置蓝、绿、红三个通道的光谱灵敏度及马尾藻的光谱反射率；图3为去除红外滤光片的商用相机拍摄的海面图像；图4为实施例中图像采集装置拍摄的海面图像；图5a、图5b和图5c为商用相机拍摄的海面上马尾藻的图像及经二值化处理后图像；图6a、图6b和图6c为实施例中图像采集装置拍摄的海面上马尾藻的图像及经二值化处理后的图像；图7为图像中符合目标物特征的像素所在位置的示意图；图8为成像几何透视示意图；图9为如何求得目标物基于图像采集装置所在位置的纵坐标的示意图；图10为如何求得目标物基于图像采集装置所在位置的横坐标的示意图。具体实施方式权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意为“包含但不限于”。下面将结合附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实施例一种利用图像采集装置监控背景物上目标物的方法，具体展示了一种利用图像采集装置监控海现上马尾藻漂浮物的方法。参见图1，图1示出了商用相机蓝、绿、红三个通道的光谱灵敏度及马尾藻的光谱反射率。如图1所示，对于商用摄像机或相机而言，相机厂商为了让相机拍摄的图像与人眼获得的结果相匹配，通常会在相机内加入一块近红外滤光片，把700nm以后的近红外光全部截止，故普通商用相机一般无法接收近红外波段的信号。然而，如图1所示，马尾藻在700nm以后的近红外波段光谱反射率较高。本实施例中，利用图像采集装置监控海现上马尾藻漂浮物的方法具体包括：1、准备图像采集装置。因此，本实施例中，准备图像采集装置时，需要对商用摄像机或相机(本实施例中为相机，其与摄像机在本申请的技术方案中完全等效)进行改装，这种改装包括去除商用相机上的红外滤光片，并加装用于消除海面反光的偏振镜。经过上述改装后的商用相机即为本实施例中所指的图像采集装置。该图像采集装置蓝、绿、红三个通道的光谱灵敏度及马尾藻的光谱反射率如图2所示。从图2可知，改装后所得的图像采集装置对700nm以后的光谱灵敏度显著提高了。图3和图4示出了加装偏振镜前后拍摄的图像。对比图3和图4可知，通过加装其角度与海面反光进入镜头的角度夹角呈90°的偏振镜。海面反光在图像上被有效抑制。因此，针对背景物反射光加装适合的滤光镜(本实施例中的偏振镜)可进一步有效抑制背景物的反射光。当然，加装该滤光镜并非监控目标物的必须，只是为了获得更好的效果。2、安装图像采集装置，使监测目标区域位于图像采集装置视场中。具体安装时，还可以在安装过程中需要采集图像采集装置到背景物所在平面(海平面)的高度值及图像采集装置的垂直倾角。3、每隔人为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，其特征是，包括以下步骤：/n准备图像采集装置，使其对目标物光谱反射率较高的波段灵敏；/n安装图像采集装置，使监测目标区域位于图像采集装置视场中；/n每隔人为设定的期间获取图像；/n针对获取图像中各色彩通道灰度值，根据目标物的光谱响应特点，利用波段比法对图像进行二值化处理，以将图像中各像素区分为符合目标物特征的像素或不符合目标物特征的像素。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，其特征是，包括以下步骤：
准备图像采集装置，使其对目标物光谱反射率较高的波段灵敏；
安装图像采集装置，使监测目标区域位于图像采集装置视场中；
每隔人为设定的期间获取图像；
针对获取图像中各色彩通道灰度值，根据目标物的光谱响应特点，利用波段比法对图像进行二值化处理，以将图像中各像素区分为符合目标物特征的像素或不符合目标物特征的像素。


2.如权利要求1所述的一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，其特征是，在准备图像采集装置时，还加装滤光片，以滤除至少部分背景物反射光。


3.如权利要求1所述的一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，其特征是：所述方法还包括在对图像进行二值化处理后，基于图像采集装置的光学参数、所在位置与恣态，获取目标物基于图像采集装置所在位置的坐标。


4.如权利要求3所述的一种利用图像采集装置监测背景物上目标物的方法，其特征是，所述图像采集装置的光学参数包括成像中心到成像传感器的距离和每个像素的实际尺寸；所述位置包括图像采集装置相对背景物所在平面的高度；所述姿态包括图...

【专利技术属性】
技术研发人员：林燑，林供，商少凌，李忠平，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35