無人機(jī)可見光和紅外圖像的自適應(yīng)團(tuán)塊目標(biāo)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于無人機(jī)可見光和紅外圖像的全局團(tuán)塊目標(biāo)檢測(cè)方法，屬于圖像處理領(lǐng)域。所述方法從圖像目標(biāo)本質(zhì)出發(fā)，依據(jù)目標(biāo)的團(tuán)聚性，對(duì)圖像全局范圍內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，適應(yīng)無人機(jī)多種圖像載荷的需求，本方法不依賴于目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息，對(duì)動(dòng)靜目標(biāo)均具有適用性，同時(shí)利用無人機(jī)機(jī)載激光測(cè)距系統(tǒng)以及成像設(shè)備的參數(shù)，建立感興趣目標(biāo)模板尺寸表，進(jìn)一步加快處理速度。采用本發(fā)明方法，能夠充分利用無人機(jī)多載荷資源，提高目標(biāo)檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確率。
【專利說明】 無人機(jī)可見光和紅外圖像的自適應(yīng)團(tuán)塊目標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無人機(jī)圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于無人機(jī)可見光和紅外圖像的自適應(yīng)團(tuán)塊目標(biāo)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)可以搭載多種圖像載荷(例如可見光、紅外傳感器等)，對(duì)不同圖像傳感器回傳的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，是保證無人機(jī)具有全天候作戰(zhàn)能力的基礎(chǔ)。無人機(jī)圖像是在高空、運(yùn)動(dòng)環(huán)境下拍攝得到，具有以下特點(diǎn):目標(biāo)相對(duì)圖像較小、目標(biāo)多樣化且易發(fā)生外形變化、以及背景復(fù)雜多變等。結(jié)合以上無人機(jī)圖像特點(diǎn)以及多載荷的應(yīng)用需求，需要研究一種簡(jiǎn)單有效、既適用于無人機(jī)可見光圖像的也適用于無人機(jī)紅外圖像的目標(biāo)檢測(cè)方法。
[0003]自動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)一直是機(jī)器視覺一個(gè)重要而且具有挑戰(zhàn)的研究方向。當(dāng)前，針對(duì)這一問題主要的研究方法可以分為如下幾類:1，目標(biāo)建模法，提取目標(biāo)特征，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行表征，建立目標(biāo)模板，在全局圖像范圍進(jìn)行搜索匹配；2，背景建模法，對(duì)背景進(jìn)行建模，在圖像中減去背景即可得到目標(biāo)；3，圖像分割法，對(duì)圖像相同區(qū)域進(jìn)行分割，從而將背景和目標(biāo)分開。
[0004]無人機(jī)圖像特點(diǎn)限制了傳統(tǒng)的目標(biāo)檢測(cè)方法。在小目標(biāo)的情形下，目標(biāo)特征不穩(wěn)定，不足以進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配檢測(cè)，并且同一目標(biāo)在紅外圖像和可見光圖像下表現(xiàn)出不同的特征，不能適應(yīng)多種圖像載荷的需求。背景建模法通常要求攝像頭固定，以獲得一個(gè)較為穩(wěn)定的背景模型，無人機(jī)圖像則是在快速運(yùn)動(dòng)過程中拍攝得到的，如果應(yīng)用背景建模法，就必須對(duì)前后圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，一方面配準(zhǔn)過程耗時(shí)較多，對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)有較大影響，另一方面紅外圖像并沒有成熟的配準(zhǔn)方法。圖像分割法在某種特征空間，對(duì)圖像進(jìn)行聚類迭代，找到相同的區(qū)域，從而分割出目標(biāo)和背景，適用于目標(biāo)較大且目標(biāo)與背景在特征空間差異很大的情況，無人機(jī)圖像中目標(biāo)較小，紅外圖像和可見光圖像不容易找到一致的特征空間。
[0005]由上分析可知，當(dāng)前針對(duì)無人機(jī)多載荷圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)主要面臨的問題如下:既適用于紅外圖像又適用于可見光圖像、小目標(biāo)、目標(biāo)多變且未知、背景復(fù)雜多變等，現(xiàn)有的目標(biāo)檢測(cè)方法均不能完全滿足實(shí)際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決無人機(jī)多載荷圖像自動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)所面臨的問題，提出了 一種從目標(biāo)本質(zhì)出發(fā)，不依賴圖像的具體類型的目標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)方法，同時(shí)綜合無人機(jī)飛行高度以及成像參數(shù)，建立目標(biāo)尺寸表，自適應(yīng)多種大小的目標(biāo)。
[0007]無論在可見光圖像中還是在紅外圖像中，無人機(jī)目標(biāo)通常以塊狀整體的形式出現(xiàn)，與其周圍背景呈現(xiàn)較為明顯的差異，稱之為團(tuán)聚性。本發(fā)明從無人機(jī)圖像中目標(biāo)的本質(zhì)特性出發(fā)，利用其所呈現(xiàn)出的團(tuán)聚性，并依據(jù)無人機(jī)成像特性，提出一種既適用無人機(jī)可見光圖像又適用于無人機(jī)紅外圖像的目標(biāo)檢測(cè)方法。[0008]本發(fā)明的無人機(jī)可見光和紅外圖像的自適應(yīng)團(tuán)塊目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0009]第一步，建立感興趣目標(biāo)尺寸模板表
[0010]第二步，確定滑動(dòng)窗口并遍歷圖像
[0011]第三步，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行團(tuán)聚性檢測(cè)
[0012]第四步，綜合多尺寸下檢測(cè)目標(biāo)
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)適應(yīng)無人機(jī)可見光圖像和紅外圖像；
[0015]2)充分利用無人機(jī)其他載荷及參數(shù)信息，建立感興趣目標(biāo)尺寸表，適應(yīng)多種大小的目標(biāo)；
[0016]3)利用目標(biāo)團(tuán)聚性及其與周圍背景的差異進(jìn)行檢測(cè)，方法簡(jiǎn)單有效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖像滑動(dòng)窗口選取示意圖；
[0019]圖3為圖像區(qū)域像素求和示意圖；
[0020]圖4為目標(biāo)檢測(cè)示意圖；
[0021]圖5為同一尺寸下目標(biāo)檢測(cè)流程圖；
[0022]圖6為多尺寸下目標(biāo)綜合示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明是一種基于團(tuán)聚性的適用于無人機(jī)可見光和紅外圖像的目標(biāo)檢測(cè)方法，總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，具體實(shí)施方法包括以下步驟:
[0025]第一步，根據(jù)無人機(jī)的飛行參數(shù)建立感興趣目標(biāo)的尺寸表。
[0026]針對(duì)無人機(jī)偵察視頻中可能出現(xiàn)的感興趣目標(biāo)，例如運(yùn)動(dòng)車輛，軍事建筑，地標(biāo)建筑等，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)實(shí)際尺寸大小，結(jié)合無人機(jī)機(jī)載激光測(cè)距單元所測(cè)量的無人機(jī)飛行高度，以及無人機(jī)成像載荷成像參數(shù)，可以粗略估算目標(biāo)在圖像中的像素尺寸，繼而形成感興趣目標(biāo)的像素尺寸表。目標(biāo)的像素尺寸并非準(zhǔn)確值，但是由于后續(xù)的檢測(cè)方法并不需要完全精確的目標(biāo)像素大小，設(shè)計(jì)目標(biāo)像素尺寸表，主要是為了快速確定檢測(cè)窗口的大小，提高檢測(cè)的效率。
[0027]具體的:
[0028]無人機(jī)在執(zhí)行偵察任務(wù)的過程中，通常對(duì)特定目標(biāo)，例如運(yùn)動(dòng)車輛，軍事建筑，地標(biāo)建筑等，可以對(duì)其大概實(shí)際尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這一步可以在飛行之前完成。目標(biāo)實(shí)際尺寸(長(zhǎng)和寬)如表I所示，
[0029]表I感興趣目標(biāo)實(shí)際尺寸表
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種基于團(tuán)聚性的適用于無人機(jī)可見光和紅外圖像的目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟: 第一步，根據(jù)無人機(jī)的飛行參數(shù)獲取感興趣目標(biāo)的尺寸； 根據(jù)無人機(jī)的任務(wù)，獲取感興趣目標(biāo)的實(shí)際尺寸，得到第i個(gè)目標(biāo)的實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng)i，寬度為Wi,單位為米,I ^ i ^ η, η為獲取感興趣目標(biāo)的數(shù)量； 獲取無人機(jī)圖像每一個(gè)像素所代表實(shí)際長(zhǎng)度:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于團(tuán)聚性的適用于無人機(jī)可見光和紅外圖像的目標(biāo)檢測(cè)方法，第二步中，采用qkXqk大小的滑動(dòng)窗口對(duì)圖像進(jìn)行遍歷的具體方法為: (1)滑動(dòng)窗口以圖像左上角作為起始位置； (2)按行向右掃描，步長(zhǎng)為I; (3)掃描完一行后，滑動(dòng)窗口在上行掃描起始位置下移.》繼續(xù)按行向右掃描，步長(zhǎng)為



J.1.3，
(4)重復(fù)上述 步驟直至滑動(dòng)窗口遍歷整幅圖像。
【文檔編號(hào)】G06K9/32GK103942786SQ201410141183
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】丁文銳, 劉碩, 李紅光, 袁永顯, 黎盈婷 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)