一種蛙人識(shí)別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種蛙人識(shí)別方法，該方法包括：對(duì)蛙人圖像進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和目標(biāo)識(shí)別。對(duì)蛙人圖像進(jìn)行噪聲去除、目標(biāo)分割，對(duì)分割后蛙人圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作，對(duì)處理后圖像進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，計(jì)算標(biāo)記后的每一個(gè)連通區(qū)域的面積，將面積小的小區(qū)域去除，對(duì)去除小面積區(qū)域后的蛙人圖像，其剩下的每一個(gè)連通區(qū)域可以映射到原始灰度圖像上去，從而可以得到原始灰度圖像的灰度分割。利用此方法，能夠有效地將蛙人從原始圖像中分離出來(lái)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種蛙人識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種蛙人識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于海上探測(cè)和防御的對(duì)象逐漸由潛艇或艦船等這樣的大型目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橄裢苋诉@樣的小型目標(biāo)上面來(lái)。而其中蛙人絕對(duì)可以稱(chēng)得上是形成各種恐怖破壞和各種沖突的主力軍，利用蛙人運(yùn)載器或者水下機(jī)器人等一些小型的武器裝備，一些恐怖分子就可以對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全產(chǎn)生極大的威脅，造成極大的傷害。當(dāng)蛙人在水下進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，如果不是依附于運(yùn)載器運(yùn)行的，那么能探測(cè)到蛙人目標(biāo)的就只有蛙人探測(cè)聲納，蛙人探測(cè)聲納中包含目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別部分，因此研究蛙人的識(shí)別方法有著重要的實(shí)際意義。
[0003]以色列于2005年開(kāi)發(fā)出的遠(yuǎn)距離蛙人探測(cè)聲納系統(tǒng)(DDS)，能對(duì)距離較遠(yuǎn)的蛙人目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，其識(shí)別效果非?？煽浚词固綔y(cè)環(huán)境中存在極強(qiáng)的噪聲和混響的干擾，其也能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的正確探測(cè)，同時(shí)還能夠保證其較高的預(yù)警能力。利用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，通過(guò)對(duì)圖像的研究，系統(tǒng)能夠?qū)⒂杏媚繕?biāo)從背景噪聲或是其他魚(yú)類(lèi)中識(shí)別出來(lái)，從而可以對(duì)港口及各種近海設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)，該聲納系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的自動(dòng)探測(cè)，在無(wú)人或是操作者沒(méi)有及時(shí)的對(duì)出現(xiàn)目標(biāo)做出反應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，以提示探測(cè)到目標(biāo)的存在。美國(guó)的海岸警衛(wèi)隊(duì)針對(duì)探測(cè)蛙人而使用的SM2000水下監(jiān)視系統(tǒng)是由康斯堡公司開(kāi)發(fā)制造的一種綜合的反蛙人系統(tǒng)，對(duì)于水下潛在的各種威脅，SM2000系統(tǒng)的聲換能器可以對(duì)其進(jìn)行探測(cè)和跟蹤，對(duì)探測(cè)到的危險(xiǎn)目標(biāo)，其處理器可以對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)對(duì)高頻聲納圖像的處理，將蛙人目標(biāo)正確識(shí)別出來(lái)，并能將其與普通游泳者、大小相似的海洋生物或者其他物體或是碎片等區(qū)分開(kāi)來(lái)，同時(shí)能夠提醒工作人員這些危險(xiǎn)目標(biāo)的存在。
[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)蛙人識(shí)別的研究重點(diǎn)主要是基于聲圖像的目標(biāo)識(shí)別算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種蛙人識(shí)別方法，用于通過(guò)聲納圖像處理有效地對(duì)蛙人進(jìn)行識(shí)別。
[0006]本發(fā)明提供的蛙人識(shí)別方法包括:
[0007](I)對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理、主要是圖像噪聲的去除；
[0008](2)對(duì)去噪后圖像進(jìn)行圖像分割；
[0009](3)對(duì)分割后圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，使得一些區(qū)域可以合并，這樣有利于初步減少連通區(qū)域的個(gè)數(shù)，也可以使蛙人圖像在后面的處理中獲得更好的效果；
[0010](4)對(duì)進(jìn)行了形態(tài)學(xué)處理后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域的標(biāo)記，將不同的連通區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)標(biāo)記成不同的灰度值；
[0011](5)通過(guò)計(jì)算連通區(qū)域標(biāo)記后的圖像像素點(diǎn)的最大灰度值，可以知道圖像中共有多少個(gè)連通區(qū)域，逐個(gè)對(duì)標(biāo)記的每個(gè)連通區(qū)域進(jìn)行掃描，通過(guò)對(duì)每一個(gè)標(biāo)記值計(jì)數(shù)可以得到每個(gè)連通區(qū)域的面積。
[0012](6)通過(guò)對(duì)各個(gè)連通區(qū)域面積的計(jì)算，利用先驗(yàn)知識(shí)，我們可以預(yù)先估計(jì)目標(biāo)區(qū)域的面積，對(duì)于和目標(biāo)面積相差甚遠(yuǎn)的小面積區(qū)域可以將其去除。
[0013](7)對(duì)于每一個(gè)連通區(qū)域，可以將其映射到原始灰度圖像上去，實(shí)現(xiàn)對(duì)最原始圖像的灰度分割，通過(guò)此方法，可以把圖像中的蛙人或魚(yú)目標(biāo)從原始圖像中分離出來(lái)。
[0014](8)對(duì)分離后的蛙人、魚(yú)及背景區(qū)域進(jìn)行紋理特征的提取，此處對(duì)紋理特征的提取，是對(duì)分離后的單個(gè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行的。
[0015](9)利用灰度-梯度共生矩陣法提取的15個(gè)特征值，采用最小距離分類(lèi)法將目標(biāo)從背景中分離出來(lái)，這里的目標(biāo)包括蛙人目標(biāo)和魚(yú)目標(biāo)。
[0016](10)判斷出目標(biāo)區(qū)域后，利用提取的某些典型紋理特征值，再通過(guò)最小距離分類(lèi)法將蛙人和魚(yú)進(jìn)行分類(lèi)。
[0017]通過(guò)上述方法，將聲納圖像處理引入到蛙人識(shí)別中，能夠有效地對(duì)蛙人進(jìn)行識(shí)別。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為預(yù)處理后蛙人圖像；
[0019]圖2為分割后蛙人圖像；
[0020]圖3為分割后蛙人圖像形態(tài)學(xué)操作示意圖；
[0021]圖4為蛙人圖像連通區(qū)域標(biāo)記及去除小面積區(qū)域后的效果圖；
[0022]圖5為分離后的蛙人灰度圖像；
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蛙人識(shí)別方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種蛙人識(shí)別方法，如圖6所示，該方法包括:
[0026](I)對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理、對(duì)圖像進(jìn)行噪聲去除，得到圖1 ;
[0027](2)對(duì)去噪后圖像進(jìn)行分割，得到圖2 ；
[0028](3)對(duì)分割后圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，使得一些區(qū)域可以合并，這樣有利于初步減少連通區(qū)域的個(gè)數(shù)，也可以使蛙人圖像在后面的處理中獲得更好的效果，圖3中a為膨脹后結(jié)果，b為腐蝕后結(jié)果；
[0029](4)對(duì)進(jìn)行了形態(tài)學(xué)處理后的圖像進(jìn)行連通區(qū)域的標(biāo)記，將不同的連通區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)標(biāo)記成不同的灰度值，得到圖4中a所示圖像；
[0030](5)通過(guò)計(jì)算連通區(qū)域標(biāo)記后的圖像像素點(diǎn)的最大灰度值，可以知道圖像中共有多少個(gè)連通區(qū)域，逐個(gè)對(duì)標(biāo)記的每個(gè)連通區(qū)域進(jìn)行掃描，通過(guò)對(duì)每一個(gè)標(biāo)記值計(jì)數(shù)可以得到每個(gè)連通區(qū)域的面積；
[0031](6)通過(guò)對(duì)各個(gè)連通區(qū)域面積的計(jì)算，利用先驗(yàn)知識(shí)，可以預(yù)先估計(jì)目標(biāo)區(qū)域的面積，對(duì)于和目標(biāo)面積相差甚遠(yuǎn)的小面積區(qū)域可以將其去除，從而得到圖4中b所示圖像；
[0032](7)對(duì)于每一個(gè)連通區(qū)域，可以將其映射到原始灰度圖像上去，實(shí)現(xiàn)對(duì)最原始圖像的灰度分割，通過(guò)此方法，可以把圖像中的蛙人或魚(yú)目標(biāo)從原始圖像中分離出來(lái)，圖5為分離后的蛙人目標(biāo)灰度圖像；[0033](8)對(duì)分離后的蛙人、魚(yú)及背景區(qū)域進(jìn)行紋理特征的提取，此處對(duì)紋理特征的提取，是對(duì)分離后的單個(gè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行的。在對(duì)紋理特征進(jìn)行提取時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例在通常的紋理分析方法的基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，將普通的紋理分析方法引入到蛙人的這個(gè)區(qū)域中來(lái)進(jìn)行特征的提取，從而得到蛙人的紋理分布特征。具體的，在對(duì)分離出的蛙人目標(biāo)進(jìn)行特征提取時(shí)，去掉圖像中像素值為0的影響，因此，在計(jì)算圖像的共生矩陣時(shí)，只考慮圖像中非零灰度值的影響；
[0034](9)利用灰度-梯度共生矩陣法提取15個(gè)特征值，采用最小距離分類(lèi)法將目標(biāo)從背景中分離出來(lái)，這里的目標(biāo)包括蛙人目標(biāo)和魚(yú)目標(biāo)；
[0035](10)判斷出目標(biāo)區(qū)域后，利用提取的某些典型紋理特征值，再通過(guò)最小距離分類(lèi)法將蛙人和魚(yú)進(jìn)行分類(lèi)，從而獲取蛙人目標(biāo)。
[0036]上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在不偏離本發(fā)明的本質(zhì)和精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)Ρ景l(fā)明實(shí)施例做出各種變型，這些變型也應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蛙人目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，包括: 獲取包含蛙人目標(biāo)的原始圖像，對(duì)所述原始圖像進(jìn)行預(yù)處理，其中，所述預(yù)處理包括:去除所述原始圖像的噪聲； 對(duì)取出噪聲后的所述原始圖像進(jìn)行圖像分割； 將分割后的所述原始圖像的區(qū)域進(jìn)行合并； 確定合并后的每個(gè)區(qū)域的面積； 將和蛙人目標(biāo)的目標(biāo)面積之差大于預(yù)定值的區(qū)域去除； 將剩余的每個(gè)區(qū)域映射到原始圖像上，對(duì)映射后的原始圖像進(jìn)行灰度分割，將圖像中的蛙人目標(biāo)從原始圖像中分離出來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在將每一個(gè)連通區(qū)域映射到原始圖像之后，所述方法還包括: 對(duì)分離后的蛙人、魚(yú)及背景區(qū)域進(jìn)行紋理特征的提??； 采用最小距離分類(lèi)法將蛙人目標(biāo)從背景中分離出來(lái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在將對(duì)于每一個(gè)連通區(qū)域映射到原始圖像上之前，所述方法還包括: 將不同的區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)標(biāo)記成不同的灰度值。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK103577808SQ201310556343
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】卞紅雨, 楊濱, 李晶, 宋子奇, 徐慧 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)