基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106780525A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611016618.2(22)申请日2016.11.18(71)申请人北方工业大学地址100144北京市石景山区晋元庄路5号(72)发明人毕福昆张旭陈婧葛娴君马潇(74)专利代理机构北京金恒联合知识产权代理事务所11324代理人李强(51)Int.Cl.G06T7/13(2017.01)G06T7/12(2017.01)G06T7/136(2017.01)G06T7/155(2017.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取方法(57)摘要基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取。本研究提出基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取，采用了旋转坐标轴的方法，通过提取船只的最小外接矩形，高效准确地获取目标的朝向、长、宽等方向特征。第一步先进行图像预处理获取目标的单像素边缘，作为目标方向特征提取的有效参考区域。第二步、针对获取的边缘轮廓图像，采用象限划分的策略进行目标朝向初判，该步骤的目的在于限制最小外接矩形搜索范围，提高算法效率；第三、在上一步目标初判范围的限制下，搜索范围内的最小外接矩形，并基于最小外接矩形进行船头朝向初判。最后，利用提取获得的最小外接矩形来提取目标长、宽、朝向等船只方向相关特征。CN106780525ACN106780525A权利要求书1/2页1.一种基于坐标旋转最小外接矩形的遥感图像船只方向特征提取方法，用于提取船只的方向特征，包括以下步骤：A)进行图像预处理，包括：对目标的切片进行自适应阈值分割得到灰度输入图像的二值图，对二值图像进行中值滤波，去除目标船体的周域的干扰噪声点，防止噪声点对图像处理的严重干扰，对滤波之后的图像进行二值腐蚀和二值膨胀以对目标船体达到孔洞填充的目的，接着，进行二值膨胀操作将目标船体的二值区域外扩一圈，为提取边缘做准备，采用二值形态学方法，用边缘外扩的目标船体的二值图像减去目标船体的区域二值图像，获得目标船体的单像素边缘轮廓图像，B)针对获取的边缘图像，基于统计在坐标轴4个象限内的目标船体的二值连通区域单像素边缘轮廓的方法，快速确定坐标的初始角度，进行目标船体的朝向初判；C)在步骤B)的目标船体的朝向初判的结果的限制下，做搜索范围的最小外接矩形并基于最小外接矩形计算船只方向；D)利用获取的最小外接矩形来提取包括船只的长、宽、朝向的船只方向相关特征。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤B)包括：B1)对获取的边缘图像进行象限划分，包括：用横坐标值最大的像素点减去横坐标最小的像素点从而得到外接矩形的宽度；用纵坐标值最大的像素点减去纵坐标最小的像素点从而得到外接矩形的高度；将此外接矩形以其中心线为界均分为四个区域；基于象限划分来统计目标船体的初步朝向：统计目标船体的边缘轮廓在象限中的像素点，若落在象限区域1、3中的点多于落在象限区域2、4中的点，则目标船体朝右；反之,若落在象限区域2、4中的点多于落在象限区域1、3中的点，则目标船体朝左，B2)以上述外接矩形的中心线为坐标系，从右上起四个象限按照逆时针分别为第一、第二、第三和第四象限，对每个象限作以原点为起点的射线，将每个象限分为两个大小为45°的区域，四个象限共分成8个同样大小的区域，第一和第二象限的四个区域从右至左分别为区域a、b、c、d，统计象限区域a中目标船体的边缘轮廓的像素值为1的点，若落在区域b中的点的数目多于落在区域a中的点的数目，则确定初始角度为0，否则确定初始角度为45°；当步骤B1)得出船只朝左，且落在区域c中的点的数目多于落在区域d中的点的数目时，则确定初始角度为0，否则确定初始角度为45°。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤C)包括：C1)在步骤B)获取目标船体的初始角度范围后，从初始角度开始每次旋转坐标系1°，若船体朝右则顺时针旋转，否则逆时针旋转，共扫描45次，求出每次扫描后的外接矩形，并找出其中面积最小的外接矩形并记录此时的旋转角度，此时的旋转角度即为所需要的船只方向，其中当外接矩形为最小外接矩形时，其中心线与目标船体的中轴线相重合，且该最小外接矩形的四条边与目标船体的边缘相切，C2)以步骤C1)得出的所述最小外接矩形的较长边为准，对平行的两个长边作两条垂线段，将最小外接矩形均分为三个区域，同时将船体分为沿着其纵向的两个头部及位于该两个头部的中间的中间部分，通过统计这两个头部的边缘的像素值为1的点，通过比较这两个头部边缘轮廓值为1的像素点的数目来判断船头与船尾，，即把像素点为1的较少的一头所2CN106780525A权利要求书2/2页在的