基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法，包括：对遥感图像进行预处理，并获取每个像素对应的尺寸和坐标信息；对AIS数据进行预处理；对遥感图像和AIS数据进行时空校准，确定待关联AIS数据集；对遥感图像进行舰船目标检测，获取遥感图像中舰船目标的感兴趣区域，计算舰船目标的中心点像方坐标和经纬度坐标；根据待关联AIS数据集和舰船目标的中心点经纬度坐标，进行遥感图像舰船目标与AIS数据的关联；根据舰船目标关联的AIS数据，提取AIS数据中舰船目标的属性特征；根据舰船目标的属性特征和中心点像方坐标，对遥感图像进行目标有向检测。本发明专利技术能够提高遥感图像舰船目标检测的效率和精度，准确检测出遥感图像中舰船目标的方向。图像中舰船目标的方向。图像中舰船目标的方向。

【技术实现步骤摘要】
基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法。

技术介绍

[0002]遥感(Remote sensing)是指非接触的，远距离的探测技术。通过不与对象接触获取信息，并对信息进行分析从而得到对象的有关信息的一门科学和技术。由于遥感能够提供大尺度，动态的观测，且不受地理位置、天气和人为条件的限制，在不同的时空尺度下不断的提供多种地面信息，在资源探测、测绘制图、军事指挥、环境监测、城市规划等领域被广泛地应用，起着举足轻重的作用。现有遥感技术主要通过获取的遥感图像实现探测，因此遥感图像目标检测是海量遥感图像数据分析的关键技术。遥感图像目标检测识别任务的核心是精确定位出感兴趣目标，并提取目标属性和状态参数值。目标检测与识别的首要任务是判断兴趣目标是否存在，再确定目标的准确位置、大小和形状等特征，以获取丰富的目标信息。
[0003]海上舰船是海洋的重要交通运输工具，是支撑海洋经济发展、科技进步、环境保护和海洋安全维护的重要载体。海上舰船的有效管控是实现海洋安全和和谐发展的主要途径，因此有必要对海上舰船进行检测和监管，而利用遥感图像进行舰船的检测和监管是一种方便、可行的检测和监管方法。然而，由于遥感图像都是俯视成像，在这样的视角下目标的方向任意，但是目前的图像目标检测方法大多采用水平框进行目标检测，无法给出目标的方向信息，而且还会包含了大量的背景信息。而在实际应用中，舰船目标的方向是非常有价值的信息，因此，如何实现遥感图像旋转舰船目标的检测是利用遥感图像进行舰船检测和监管时所需解决的一个关键问题。
[0004]对于如何实现遥感图像中舰船目标的检测，目前提出了较多方法，包括基于统计的方法、基于滑窗搜索的方法和基于深度学习的目标检测方法。然而，基于统计的方法和基于滑窗搜索的方法都是基于滑窗搜索和手工设计特征或者浅层学习特征，这类特征不能够很好地表达目标的特性，很难进行旋转舰船目标的检测，无法给出旋转舰船目标的最小面积外接矩形和方向信息，检测识别过程相对复杂，并且基于滑窗搜索的方法实时性差、计算消耗大。基于深度学习的目标检测方法需要依赖于大量的标注数据集，收集制作遥感图像标注样本代价较为昂贵，而且旋转目标检测深度模型的设计复杂、参数量巨大，需要耗费很长的时间去训练网络模型以提升检测精度，计算消耗大。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]提供了一种基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法，所述方法包括：
[0008]对遥感图像进行预处理，并获取遥感图像中每个像素对应的尺寸和坐标信息；
[0009]对舰船的AIS数据进行预处理，以去除AIS数据中的错误数据；
[0010]对遥感图像和AIS数据进行时空校准，确定遥感图像对应的待关联AIS数据集；
[0011]对遥感图像进行舰船目标检测，获取遥感图像中舰船目标的感兴趣区域，根据感兴趣区域计算舰船目标的中心点，确定遥感图像中舰船目标的中心点像方坐标和中心点经纬度坐标；
[0012]根据遥感图像对应的待关联AIS数据集和遥感图像中舰船目标的中心点经纬度坐标，进行遥感图像舰船目标与AIS数据的关联；
[0013]根据舰船目标关联的AIS数据，提取AIS数据中舰船目标的属性特征，其中，所述属性特征至少包括：舰船目标的尺寸和对地航向；
[0014]根据舰船目标的属性特征和遥感图像中舰船目标的中心点像方坐标，对遥感图像进行目标有向检测。
[0015]在一些可能的实现方式中，所述对遥感图像进行预处理，并获取遥感图像中每个像素对应的尺寸和坐标信息，包括：
[0016]对遥感图像进行校正处理和增强处理；
[0017]根据遥感图像数据头文件信息和用于获取遥感图像的卫星的运行参数，确定遥感图像空间分辨率、遥感图像四角定位点的地理坐标经纬度信息、遥感图像尺寸和遥感图像成像时间；
[0018]利用遥感图像空间分辨率、遥感图像四角定位点的地理坐标经纬度信息、遥感图像尺寸和遥感图像成像时间，计算遥感图像中每个像素对应的尺寸和坐标信息。
[0019]在一些可能的实现方式中，所述对舰船的AIS数据进行预处理，以去除AIS数据中的错误数据，包括：
[0020]对舰船的AIS数据进行数据清洗和数据去噪处理，以去除AIS数据中的错误数据；
[0021]其中，所述错误数据包括报文不符合AIS标准的数据和AIS数据中文字段内容相同的重复数据。
[0022]在一些可能的实现方式中，所述对遥感图像和AIS数据进行时空校准，确定遥感图像对应的待关联AIS数据集，包括：
[0023]确定遥感图像成像时间，将遥感图像成像时间作为基准时间，将基准时间前第一预设时间至基准时间后第二预设时间作为预设时间范围，选取预设时间范围内接收到的AIS数据作为初始数据集；
[0024]确定遥感图像包含的空域范围，将遥感图像包含的空域范围作为基准空间范围，选取初始数据集中来自基准空间范围之内的AIS数据作为遥感图像对应的待关联AIS数据集。
[0025]在一些可能的实现方式中，所述对遥感图像和AIS数据进行时空校准，确定遥感图像对应的待关联AIS数据集，包括：
[0026]确定遥感图像包含的空域范围，将遥感图像包含的空域范围作为基准空间范围，选取来自基准空间范围之内的AIS数据作为初始数据集；
[0027]确定遥感图像成像时间，将遥感图像成像时间作为基准时间，将基准时间前第一预设时间至基准时间后第二预设时间作为预设时间范围，选择初始数据集中在预设时间范
围接收到的AIS数据作为遥感图像对应的待关联AIS数据集。
[0028]在一些可能的实现方式中，所述第一预设时间为1小时。
[0029]在一些可能的实现方式中，所述第二预设时间为1小时。
[0030]在一些可能的实现方式中，所述遥感图像中舰船目标的中心点经纬度坐标通过遥感图像中舰船目标的中心点像方坐标换算得到。
[0031]在一些可能的实现方式中，所述根据舰船目标的属性特征和遥感图像中舰船目标的中心点像方坐标，对遥感图像进行目标有向检测，包括：
[0032]根据遥感图像中每个像素对应的尺寸和舰船目标的尺寸，计算确定舰船目标的长度尺寸和宽度尺寸所对应的像素数；
[0033]以遥感图像中舰船目标的中心点为矩形中心，以舰船目标的长度尺寸和宽度尺寸所对应的像素数为矩形长度和矩形宽度，构建矩形边界框；
[0034]根据舰船目标的对地航向旋转矩形边界框，完成遥感图像旋转舰船目标的检测。
[0035]在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
[0036]根据舰船目标关联的AIS数据，提取AIS数据中舰船目标的类别信息；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法，其特征在于，包括：对遥感图像进行预处理，并获取遥感图像中每个像素对应的尺寸和坐标信息；对舰船的AIS数据进行预处理，以去除AIS数据中的错误数据；对遥感图像和AIS数据进行时空校准，确定遥感图像对应的待关联AIS数据集；对遥感图像进行舰船目标检测，获取遥感图像中舰船目标的感兴趣区域，根据感兴趣区域计算舰船目标的中心点，确定遥感图像中舰船目标的中心点像方坐标和中心点经纬度坐标；根据遥感图像对应的待关联AIS数据集和遥感图像中舰船目标的中心点经纬度坐标，进行遥感图像舰船目标与AIS数据的关联；根据舰船目标关联的AIS数据，提取AIS数据中舰船目标的属性特征，其中，所述属性特征至少包括：舰船目标的尺寸和对地航向；根据舰船目标的属性特征和遥感图像中舰船目标的中心点像方坐标，对遥感图像进行目标有向检测。2.根据权利要求1所述的基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法，其特征在于，所述对遥感图像进行预处理，并获取遥感图像中每个像素对应的尺寸和坐标信息，包括：对遥感图像进行校正处理和增强处理；根据遥感图像数据头文件信息和用于获取遥感图像的卫星的运行参数，确定遥感图像空间分辨率、遥感图像四角定位点的地理坐标经纬度信息、遥感图像尺寸和遥感图像成像时间；利用遥感图像空间分辨率、遥感图像四角定位点的地理坐标经纬度信息、遥感图像尺寸和遥感图像成像时间，计算遥感图像中每个像素对应的尺寸和坐标信息。3.根据权利要求1所述的基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法，其特征在于，所述对舰船的AIS数据进行预处理，以去除AIS数据中的错误数据，包括：对舰船的AIS数据进行数据清洗和数据去噪处理，以去除AIS数据中的错误数据；其中，所述错误数据包括报文不符合AIS标准的数据和AIS数据中文字段内容相同的重复数据。4.根据权利要求1所述的基于AIS知识辅助的遥感图像旋转舰船目标检测方法，其特征在于，所述对遥感图像和AIS数据进行时空校准，确定遥感图像对应的待关联AIS数据集，包括：确定遥感图像成像时间，将遥感图像成像时间作为基准时间，将基准时间前第一预设时间至基准时间后第二预设时间作为预设时间范围，选取预设时间范围内接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫振国，宋新，杨磊，赵勇，樊光磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：