基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测方法及系统与流程

本发明涉及计算机视觉和模式识别领域，具体涉及一种基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测方法及系统。

背景技术：

遥感图像的分辨率越来越高，数据量大、细节复杂，导致目标自动识别与监测的算法复杂度高。未来的军事战争或者灾害应急处理等诸多条件下，需要在遥感平台上实时地对某些特定区域的目标进行识别与监测。但是遥感平台上搭载的图像处理系统(以下简称遥感平台处理系统)，不论是存储空间，还是计算速度都很难满足在线实时处理，一般都是发回地面站处理系统进行分析。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测方法及系统，大幅度提高了遥感图像在线处理的效率，有效利用计算资源，实现了在遥感平台处理系统中实时在线识别与监测。

本发明的基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测方法，包括构建矢量文件库和实时在线监测两个部分；

构建矢量文件库：

步骤A1，利用遥感器对需要监测的多个区域分别进行图像拍摄，将所拍摄图像传送到地面站处理系统，构建底图图像数据库；

步骤A2，利用地面站处理系统对底图图像数据库中的图像进行矢量标注，画出多个封闭的多边形，并加上编号，生成矢量文件；

步骤A3，将矢量文件传送到遥感平台处理系统的存储器中存储，构建矢量文件库；

实时在线监测：

步骤B1，利用遥感器拍摄特定区域的图像，并输入到遥感平台处理系统；

步骤B2，在步骤A3构建的矢量文件库中选取包含所述特定区域的矢量文件；

步骤B3，将步骤B2所选取的矢量文件进行栅格化处理，生成与所述特定区域对应的掩膜文件；

步骤B4，依据步骤B1中拍摄到的图像和步骤B3生成的掩膜文件，对所述特定区域内的目标进行识别与监测。

优选的，步骤A2中所述矢量文件包括各封闭多边形顶点的地理坐标，及各封闭多边形的编号。

优选的，步骤B3中所述栅格化处理是将矢量文件转换成栅格文件。

优选的，步骤B3中栅格化时采用内部点扩散算法或扫描线算法。

优选的，步骤B3中所述掩膜文件为二值或多值掩膜文件。

优选的，步骤B3中栅格化后的掩膜文件涉及的区域范围若为步骤B1拍摄到的图像范围的一个子集时，则在线目标识别与监测的范围为掩膜文件所涉及区域。

优选的，步骤B3中所生成的掩膜文件的空间分辨率与步骤B1拍摄到的图像的空间分辨率相同。

优选的，步骤B4中进行目标识别与监测时，依据掩膜信息对搜索范围进行缩减。

优选的，所述的遥感器为机载或星载遥感装置。

本发明的基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测系统，包括遥感平台处理系统、地面站处理系统，所述遥感平台处理系统与所述地面站处理系统通过无线信号进行数据传输，其特征在于，

所述地面站处理系统包括底图图像数据库、矢量文件生成单元、地面信号收发单元；所述底图图像数据库包括遥感器拍摄的需要监测的多个区域的图像；矢量文件生成单元配置为对底图图像数据库中的图像进行矢量标注，画出多个封闭的多边形，并加上编号，生成矢量文件；地面信号收发单元配置为从遥感平台处理系统接收遥感器拍摄的底图图像，向遥感平台处理系统发送由矢量文件生成单元生成的矢量文件；

所述遥感平台处理系统包括矢量文件库、遥感图像接收单元、掩膜文件生成单元、目标识别与监测单元、遥感平台信号收发单元；遥感平台信号收发单元配置为接收地面信号收发单元发送的矢量文件；矢量文件库包括由遥感平台信号收发单元接收的矢量文件；遥感图像接收单元配置为接收遥感器拍摄的特定区域的图像；掩膜文件生成单元配置为从矢量文件库中选取包含所述特定区域的矢量文件并进行栅格化处理，生成与所述特定区域对应的掩膜文件；目标识别与监测单元配置为依据遥感器拍摄的特定区域的图像、以及掩膜文件生成单元生成的与所述特定区域对应的掩膜文件，对特定区域内的目标进行识别与监测。

本发明将底图图像标注矢量文件，生成二值或多值栅格图像掩膜，依据该掩膜对遥感器实时获取的影像进行区域筛选，大幅缩小了目标识别与监测算法的搜索范围，提高了处理效率，实现了遥感平台处理系统在线实时的目标监测。由于矢量文件很小，占用的遥感平台处理系统存储空间也较小。

附图说明

图1是本实施例的流程示意图；

图2是本实施例中步骤A2的矢量标注示意图；

图3是本实施例中拍摄的特定区域图像；

图4是处理图3时用到的栅格掩膜。

图5是本实施例中基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测系统示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测方法，如图1所示，包括构建矢量文件库和实时在线监测两个部分；

构建矢量文件库：

步骤A1，利用遥感器对需要监测的多个区域分别进行图像拍摄，将所拍摄图像传送到地面站处理系统，构建底图图像数据库；

步骤A2，如图2所示，利用地面站处理系统对底图图像数据库中的图像进行矢量标注，画出多个封闭的多边形，并加上编号，生成矢量文件；

步骤A3，将矢量文件传送到遥感平台处理系统的存储器中存储，构建矢量文件库；本实施例中的遥感平台处理系统采用了嵌入式芯片；

实时在线监测：

步骤B1，利用遥感器拍摄特定区域的图像，并输入到遥感平台处理系统；本实施例中拍摄到的图像如图3所示；

步骤B2，在步骤A3构建的矢量文件库中选取包含所述特定区域的矢量文件；

步骤B3，将步骤B2所选取的矢量文件进行栅格化处理，生成与所述特定区域对应的掩膜文件；本实施例中生成的二值掩膜文件如图4所示；

步骤B4，依据步骤B1中拍摄到的图像和步骤B3生成的掩膜文件，对所述特定区域内的目标进行识别与监测。

本实施例中步骤A1中所述底图图像数据库中的图像为未经处理的遥感影像。可以为同一个遥感器拍摄的遥感图像，也可以包括不同遥感器拍摄的、不同时相、不同空间分辨率、覆盖地球表面可能存在的典型地物类型的、多个地理区域的高质量遥感影像。底图图像数据库中遥感图像的来源并不影响本发明技术方案的实施和技术效果的实现。

如图2所示，本实施例中步骤A2用ArcGIS软件进行矢量标注，标注时对于陆地、水域画出了几个封闭的多边形，并赋予了不同的编号。矢量标注还可以通过QGIS等其他商用或开源地理信息系统软件完成，也可通过其他方法完成。

所述矢量文件包括各封闭多边形顶点的地理坐标，及各封闭多边形的编号。其中编号是根据需求自定义的，如0表示海域、1表示草地、2表示机场。

所述矢量文件占用存储空间很小，每个矢量文件所占的存储空间仅为几十到几百KB。

本实施例中步骤B3中所述栅格化处理是将矢量文件转换成栅格文件。

本实施例中步骤B3中栅格化时采用了扫描线算法，还可以采用内部点扩散算法或其他能够实现该功能的算法。

本实施例中步骤B3中所述掩膜文件为二值或多值掩膜文件。

本实施例中步骤B3中栅格化后的掩膜文件涉及的区域范围若为步骤B1拍摄到的图像范围的一个子集时，则在线目标识别与监测的范围为掩膜文件所涉及区域。

本实施例中步骤B3中所生成的掩膜文件的空间分辨率与步骤B1拍摄到的图像的空间分辨率相同。

本实施例中步骤B4中进行目标识别与监测时，依据掩膜信息对搜索范围进行缩减。

本实施例中的遥感器为机载或星载遥感装置，也可以为其他类型遥感装置。

本发明基于掩膜进行识别时，依靠掩膜信息大幅度减少了算法的处理范围。例如要识别舰船时，只需在掩膜标记为水域的范围内对舰船进行监测，掩膜标记为陆地的区域则无需进行监测。

本发明的一种基于矢量掩膜的遥感图像在线目标识别与监测系统，如图5所示，包括遥感平台处理系统、地面站处理系统，所述遥感平台处理系统与所述地面站处理系统通过无线信号进行数据传输。

所述地面站处理系统包括底图图像数据库、矢量文件生成单元、地面信号收发单元；所述底图图像数据库包括遥感器拍摄的需要监测的多个区域的图像；矢量文件生成单元配置为对底图图像数据库中的图像进行矢量标注，画出多个封闭的多边形，并加上编号，生成矢量文件；地面信号收发单元配置为从遥感平台处理系统接收遥感器拍摄的底图图像，向遥感平台处理系统发送由矢量文件生成单元生成的矢量文件。

所述遥感平台处理系统包括矢量文件库、遥感图像接收单元、掩膜文件生成单元、目标识别与监测单元、遥感平台信号收发单元；遥感平台信号收发单元配置为接收地面信号收发单元发送的矢量文件；矢量文件库包括由遥感平台信号收发单元接收的矢量文件；遥感图像接收单元配置为接收遥感器拍摄的特定区域的图像；掩膜文件生成单元配置为从矢量文件库中选取包含所述特定区域的矢量文件并进行栅格化处理，生成与所述特定区域对应的掩膜文件；目标识别与监测单元配置为依据遥感器拍摄的特定区域的图像、以及掩膜文件生成单元生成的与所述特定区域对应的掩膜文件，对特定区域内的目标进行识别与监测。

本发明利用地面站处理系统的大存储空间与高运算能力的优势，将需要占用较大存储空间的底图图像数据库存储在地面站处理系统中，矢量标注的工作也在地面站处理系统中完成；传送到遥感平台处理系统的矢量文件占用的存储空间较小，利用矢量掩膜缩减了搜索空间，使得目标识别与监测的实时性得到提高，而且降低了对遥感平台处理系统性能的要求，从而降低了实现成本。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤、单元、模块，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。