一种面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法技术

本发明专利技术属于图像处理技术领域，公开了一种面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，基于最大类间方差的海陆分割，对光学卫星视频检测场景中的陆地部分进行掩膜处理；采用融合帧差判断和均值滤波的背景模型初始化方法，对光学卫星视频的运动区域和静止区域分别进行背景建模；采用自适应方法，对灰度差阈值和背景模型更新的时间采样因子进行调整，并利用顶帽变换对初始检测结果进行形态学约束。本发明专利技术解决了现有技术中将VIBE算法直接应用到卫星视频时检测精度较低的问题，能够提高舰船目标检测精度、具有较强的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法。
技术介绍
我国海域辽阔，海洋地理环境复杂，开展舰船运动目标检测方法研究对于海洋的监测和管理至关重要。近年来随着遥感技术的快速发展，高分辨率对地观测卫星为海洋监测提供了海量可靠的数据源。其中，高分辨率光学卫星视频能够获取同一地区某段时间内连续不间断的观测图像，且拥有清晰直观、细节丰富、易于解译等光学遥感图像的优势，兼具高空间、高时间、多光谱和经济性等优点，因此特别适合用于观测广阔海面上的运动舰船目标和分析其瞬时特性。由于人工目视解译判断存在效率低、成本高、主观性强、实时性差等诸多弊端，自动化成为遥感图像解译技术的发展趋势。经典的运动目标检测方法主要有帧间差分法、背景减除法和光流法三种，相比之下，帧间差分法计算量小但准确度低，光流法准确度高但实时性差，而背景减除法则在准确性和实时性之间取得平衡。视觉背景提取器(VisualBackgroundExtractor,VIBE)作为背景减除法的代表，具有计算简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，其特征在于，包括：/n基于最大类间方差的海陆分割，对光学卫星视频检测场景中的陆地部分进行掩膜处理；/n采用融合帧差判断和均值滤波的背景模型初始化方法，对光学卫星视频的运动区域和静止区域分别进行背景建模；/n采用自适应方法，对灰度差阈值和背景模型更新的时间采样因子进行调整，并利用顶帽变换对初始检测结果进行形态学约束。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，其特征在于，包括：
基于最大类间方差的海陆分割，对光学卫星视频检测场景中的陆地部分进行掩膜处理；
采用融合帧差判断和均值滤波的背景模型初始化方法，对光学卫星视频的运动区域和静止区域分别进行背景建模；
采用自适应方法，对灰度差阈值和背景模型更新的时间采样因子进行调整，并利用顶帽变换对初始检测结果进行形态学约束。


2.根据权利要求1所述的面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、读取每一帧光学卫星视频图像，并对其进行预处理；
步骤2、提取预处理后的第1帧影像的陆地掩膜；
步骤3、对预处理后的前N帧影像进行背景模型初始化；所述背景模型初始化包括基于帧差判断的时间填充阶段、基于均值滤波的空间填充阶段、基于邻域采样的背景建模阶段；
步骤4、从第N+1帧开始，对预处理后的每一帧影像进行自适应的海面运动舰船目标分割，得到二值化的初步检测结果图像；
步骤5、从第N+1帧开始，对预处理后的每一帧影像作顶帽变换，并将所得到的变换结果与步骤4中得到的所述初步检测结果图像作交运算，得到该帧的最终检测结果图像；
步骤6、从第N+1帧开始，对背景模型进行基于空间一致性审查机制的更新维护。


3.根据权利要求2所述的面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：
步骤1a、按顺序读取光学卫星视频中的每一帧彩色影像FRGB；
步骤1b、将彩色影像FRGB按如下公式进行波段运算，得到原始灰度图像FGray；
FGray＝R*0.299+G*0.587+B*0.114
式中，R、G、B分别为彩色影像FRGB的可见光红、绿、蓝三波段，原始灰度图像FGray的灰度级为0-255；
步骤1c、对原始灰度图像FGray按如下公式进行波段运算，得到线性变换后的灰度图像FE-Gray；
FE-Gray＝α*FGray+β
式中，增益参数α和偏置参数β分别用于调整原始灰度图像FGray的对比度和亮度。


4.根据权利要求3所述的面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：
步骤2a、读取光学卫星视频预处理后的第1帧影像FE-Gray(1)；
步骤2b、设置灰度门限值k；
步骤2c、将影像FE-Gray(1)中灰度值大于k的像素视为陆地，并设为255；将影像FE-Gray(1)中灰度值小于k的像素视为海洋，并设为0；得到最大类间方差法分割的二值图像FOTSU(1)；
步骤2d、对二值图像FOTSU(1)进行连通域提取，得到陆地连通域L＝{L1,…,Ln}和海洋连通域O＝{O1,…,Om}；
步骤2e、对陆地连通域面积进行阈值操作，设定陆地连通域面积S(Oi)需要大于阈值STh1，不符合条件的判定为海洋区域；
步骤2f、对海洋连通域面积进行阈值操作，设定海洋连通域面积S(Li)需要大于阈值STh2，不符合条件的判定为陆地区域；
步骤2g、对经步骤2e和步骤2f处理后得到的二值图像FOTSU(1)做形态学膨胀处理；
步骤2h、对经步骤2g处理后得到的二值图像FOTSU(1)进行灰度翻转，得到陆地掩膜图像FLand(1)。


5.根据权利要求4所述的面向光学卫星视频的运动舰船目标自动检测方法，其特征在于，所述步骤3包括以下子步骤：
步骤3a、设t为当前帧数，FE-Gray(t)为当前帧的图像，FE-Gray(t-1)为前一帧的图像，Iback(t)为当前帧的背景图像，Ibackmask(t)为当前帧的背景掩膜图像，其中，Iback(t)和Ibackmask(t)初始化时全为0；
步骤3b、从第2帧起，将当前帧图像FE-Gray(t)与前一帧图像FE-Gray(t-1)作差后取绝对值，得到前后相邻两帧的差分图像Idiff(t)，遍历整幅图像，对于Idiff(t)中像素值为0且Ibackmask(t)对应位置像素值也为0的点x，将Ibackmask(t)中该点x像素值赋值为1；
步骤3c、再次遍历整幅图像，对于满足Ibackmask(t)为1且Iback(t)为0的点x，将当前帧FE-Gray(t)的对应位置像素值赋给背景图像Iback(t)；对于仅仅满足Ibackmas...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪韬阳，张过，洪建智，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42