一种危险区域检测方法技术

本发明专利技术属于指挥自动化领域的图像处理部分。本发明专利技术包括确定缓冲区分辨率、生成危险区域缓冲区、归并危险区域缓冲区、查询结果缓冲区四个阶段。其中确定缓冲区分辨率阶段包含计算分辨率一个步骤；生成危险区域缓冲区阶段包含建立空缓冲区、映射危险区域边界、填充危险区域、二值图像膨胀变换、二值图像异或运算和三值图像归并六个步骤；归并危险区域缓冲区包含建立空缓冲区和缓冲区间归并两个步骤；查询结果缓冲区阶段包括计算舰船像素坐标和查询像素值两个步骤。本发明专利技术适应性强，大幅降低了危险区域检测的计算复杂度，支持在大量复杂的危险区域下高效检测多个舰船是否进入危险区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及指挥自动化领域，尤其涉及自动化领域的图像处理的危险区域检测方法。
技术介绍
在航行中由于水雷、暗礁、敌舰火力射程等原因，存在一些对于舰船存在危险的区域，为保证安全，舰船需要规避已知边界线的危险区域，即保证舰船处于危险区域距离之夕卜。参看图1，对于用实线表示的危险区域ApAjP A3，其规避距离分别为DpDjP D3，舰船需要虚线表示的在阴影区域之外才能保证安全。为及时发出预警信息，指挥中心需要高效检测多个舰船Op O2和O3相对于危险区域的位置，图中O1在危险区域之内，O2在危险规避距离之外，O3进入危险区域的规避距离之中，但尚未进入危险区域。现有的检测方法是通过计算几何方法判断点与线形的相对位置判断舰船是否在危险区域之内。例如，对于扇形危险区域，将舰船与圆心之间的距离与方位角与扇形的半径及两条边的方位角进行比较判断舰船是否在扇形危险区域之内；对于多边形危险区域，根据舰船和多边形的边之间的关系判断舰船是否在多边形危险区域之内。这些现有技术存在以下缺点:(2)形状适应性差，对于每种不同性质的区域形状需要不同的算法。例如扇形危险区域和多边形危险区域的检测方法均不适用于边不是直线段的形状及自相交形状等复杂危险区域。(2)不支持设置规避距离。现有技术只能检测舰船是否在危险区域范围之内，此时的规避距离退化为O。对于其它规避距离，现有技术并未提供检测方法。(3)计算复杂度高。在针对i个复杂度为j的危险区域检测k个舰船时，计算复杂度为 0(i*j*k) ο
技术实现思路
为了解决现有技术的问题和不足，本专利技术的目的在于提供了一种危险区域高效检测技术。它检测速度快、灵活准确、适应性强、大幅降低了计算复杂度，支持在大量复杂的危险区域下高效检测多个舰船是否进入危险区域。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案以如下方式实现:，包括确定缓冲区分辨率、生成危险区域缓冲区、归并危险区域缓冲区、查询结果缓冲区四个阶段，所述缓冲区为二维三值图像，其中O表示安全区，I表示进入危险区域的规避距离范围内，2表示进入危险区域。上述确定缓冲区分辨率阶段的方法如下:给定平面坐标为(Ax，Ay)和(Bx，By)的两个点作为将危险区域检测范围的对角线，在给定的危险区域检测精度P下，缓冲区在X方向上分辨率为I Ax-Bx I/P，在y方向上分辨率为I Ay-By I/P。上述生成危险区域缓冲区阶段的方法如下:建立一个空缓冲区，像素值为O ;将危险区域的边界映射到空缓冲区上，像素值为2 ;通过区域填充算法将危险区域转化成二值图像I，危险区域的边界和内部的像素值为2，其它像素的值为O ;将要求的规避距离d通过d/p转化成像素距离；对二值图像通过数学形态学变换膨胀d个像素得到二值图像J ;将J和I进行异或运算，对任意坐标0^7)，若1(1，7)勺(1，7)，运算结果为0，否则为1，从而得到二值图像K ;对K和I做最大值归并，对任意坐标(X，y)，运算结果为max (K (X，y)，I (X，y))，其中max为求最大值函数，得到的包含[O, I, 2]的三值图像即为最终的危险区域缓冲区。所述的填充算法可以是任何区域填充算法，比如反向注入式填充算法。上述归并危险区域缓冲区阶段的方法如下:建立一个所有像素值为O的缓冲区作为结果缓冲区I;每当一个新危险区域加入时，将其缓冲区J和结果缓冲区进行最大值归并，得到的结果作为新的结果缓冲区，规则是I (X，y) =max (I (X，y)，J (X，y))，其中max为求最大值函数。上述查询结果缓冲区阶段的方法如下:将舰船坐标根据缓冲区实际坐标和危险区域检测精度转换成结果缓冲区I中的像素点坐标(X，y);查询I(x，y)的值，若为0，则表示舰船在所有危险区域的规避距离之外；为I则表示舰船进入危险区域的规避距离之中，但尚未进入危险区域；为2则表示舰船进入危险区域范围之内。本专利技术由于使用缓冲区将几何问题转换成图像问题，并将每次检测转换成对图像值的一次查询，使任意多次检测中都只需在设定危险区域时进行一次危险区域相关的计算，在针对i个复杂度为j的危险区域检测k个舰船时，将每次检测的计算复杂度降低为0(k);通过填充算法将危险区域的线状边界转化成面状区域，可以适应各种类型的形状；通过数学形态学变换将规避距离计算转换成二值图像的膨胀操作，从而支持了形状无关的规避距离计算。附图说明图1为原始危 险区域示例2为归并了危险区域和规避距离后的危险区域示例3为归并了危险区域和规避距离并增加了危险等级后的危险区域示例4为本专利技术的结构5为本专利技术的流程6为确定缓冲区分辨率阶段的结构7为生成危险区域缓冲区阶段的结构8为归并危险区域缓冲区阶段的结构9为查询结果缓冲区阶段的结构图下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行说明。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。参看图2，是归并了危险区域和规避距离后的危险区域示例图。把已知的三个危险区域，即椭圆形危险区域201、五边形危险区域202、三角形危险区域203合并为统一的危险区域。把已知的三个危险规避区域，即危险规避区域204、危险规避区域205、危险规避区域206合并为统一的危险规避区域。当对危险区域和危险规避区域归并后，在归并缓冲区时，将以归并后的结果为准进行危险区域检测。如果舰船坐标点像素在危险区域，则给出危险区域提示；如果舰船坐标点像素在危险规避区域，则给出危险规避提示。从而保证舰船的安全。参考图3，是归并了危险区域和规避距离后并增加了危险等级后的危险区域示例图。图中301表示危险等级最高的一级危险规避区域，例如敌方舰船活动区域，危险级别闻，危险等级化为一级；图中302表危险等级次闻的二级危险规避区域，例如鱼雷区域，对舰船造成的危险次高，危险等级化为二级；图中303表示危险等级较高的三级危险规避区域，例如暗礁区域，对舰船造成的危险较高，危险等级化为三级。根据危险等级的不同级另O，对危险规避区域进行不同的等级划分，有助于针对不同的情况进行危险提示，更准确、有效的帮助舰船规避了危险。本专利技术所描述的危险等级以及划分，完全可以由用户根据实际情况自由调整，从而保证了舰船在实际使用过程中，对危险规避的灵活性和实用性。在引入危险规避等级后，图像缓冲区原来用0、1、2三个值表示，根据引入的等级多少，分别加入多个不同的值表示不同的危险级别；例如用3表示危险级别最高的一级，用4表示危险级别次高的二级，用5表示危险级别较高的三级等。在图3中，引入的危险规避等级，同理，危险区域也可以进入危险等级，和危险规避区域的危险等级一样处理，此处不再累述。参看图4，一种危险区域高效检测技术，包括确定缓冲区分辨率、生成危险区域缓冲区、归并危险区域缓冲区、查询结果缓冲区四个阶段。所述确定缓冲 区分辨率阶段用来确定缓冲区在X和Y方向上的分辨率。参看图6，该阶段由计算分辨率这一个步骤组成，该步骤以检测范围和检测精度为输入，输出缓冲区分辨率。给定平面坐标为(Ax，Ay)和(Bx，By)的两个点作为将危险区域检测范围的对角线，在给定的危险区域检测精度P下，缓冲区在X方向上分辨率为I Ax-Bx I/p，在y方向上分辨率为 I Ay-By I/p。所述生成危险区域缓冲区阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种危险区域检测方法，包括确定缓冲区分辨率、生成危险区域缓冲区、归并危险区域缓冲区、查询结果缓冲区四个阶段;其中确定缓冲区分辨率阶段包含计算分辨率一个步骤；生成危险区域缓冲区阶段包含建立空缓冲区、映射危险区域边界、填充危险区域、二值图像膨胀变换、二值图像异或运算和三值图像归并六个步骤；归并危险区域缓冲区包含建立空缓冲区和缓冲区间归并两个步骤；查询结果缓冲区阶段包括计算舰船像素坐标和查询像素值两个步骤。

【技术特征摘要】
1.一种危险区域检测方法，包括确定缓冲区分辨率、生成危险区域缓冲区、归并危险区域缓冲区、查询结果缓冲区四个阶段；其中确定缓冲区分辨率阶段包含计算分辨率一个步骤；生成危险区域缓冲区阶段包含建立空缓冲区、映射危险区域边界、填充危险区域、二值图像膨胀变换、二值图像异或运算和三值图像归并六个步骤；归并危险区域缓冲区包含建立空缓冲区和缓冲区间归并两个步骤；查询结果缓冲区阶段包括计算舰船像素坐标和查询像素值两个步骤。2.按照权利要求1所述的危险区域检测方法，其特征在于，使用缓冲区将几何问题转换成图像问题，将每次危险区域检测转换成对图像值的一次查询，危险区域有关的计算和检测次数无关。3.按照权利要求1所述的危险区域检测方法，其特征在于，使用二维三值图像表示危险区域检测的三种状态，一个值表示舰船处于安全区，另一个值表示进入危险区域的规避距离范围内，第三种值表示进入危险区域。4.按照权利要求1所述的危险区域检测方法，其特征在于，通过数学形态学变换将规避距离计算转换成二值图像缓冲区的膨胀操作，并通过与原图像缓冲区的异或运算得到仅包含规避距离范围而不包含危险区域本身的缓冲区。5.按照权利要求1所述的危险区域检测方法，其特征在于，多三值图像缓冲区间的归并规则如下:设定危险区域检测的三种状态之间的优先级为“安全区小于规避距离范围内小于危险区域”，在多缓冲区归并时选择优先级最高的值。6.按照权利要求1所述的危险区域检测方法，其特征在于，对危险规避区域进行危险等级...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈厚武，刘嵩，马琳，刘鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军九一六五五部队，
类型：发明
国别省市：北京;11