2+h2/2) I < I (hi+h2)/2 I )
[0073] 如果a&&b为真，贝ljti-ι和ti重叠，若为假，贝ljti-ι和ti不重叠。
[0074] 在两个疑似目标区域中至少有一个为不规则图形时，通过如下方法判断是否重 置：
[0075] 对于不规则图形的疑似目标区域t，假设U是由pQPlp2. . .pspQ这s个顶点组 成的封闭图形，判断ti -1和ti是否重叠，就是分别判断PQP1P2 . . . ps是否在ti -1内部，若 P0P1P2. · .Ps者不在ti-1内部，那么ti-1和ti不重叠，若PQP1P2. · .Ps存在一个顶点在ti-1内部，那 么ti-1和ti重叠。
[0076] 这里用到了水平/垂直交叉点判别法(适用于任意封闭多边形，包括凹多边形和凸 多边形）。如图8所示，从P点作水平直线，求解出直线与多边形的所有交点，在X轴方向，从左 到右依次取出两个交点ΙΡι、IP2，如果P在多边形内部，则必然存在点P在ΙΡι、IP2两点的中间 (若重合也算作中间）。所以，我们可以顺序考虑多边形的每条边，求出交点的总个数。
[0077]在求解直线和多边形交点的过程中，存在一些特殊情况，本算法约定如下，可以正 确判断点是否在封闭多边形里面。对于多边形上一点P〇,考虑边P〇P2和P〇的前一个点P1:
[0078] a、如果只有PoP2水平，当P在PoP2所在直线上时，把PdP入交点集合；
[0079] b、如果线段都水平，当Pi也在PoP2所在直线上时，则两次把P2加入交点集 合。
[0080] C、如果y = p.y直线与其交点是Ρο,如果PiPq，PqP2都在y = p.y的同一侧，贝两次把Po 加入交点集合。
[0081] 判断一点P是否在封闭多边形里面，p.X，p.y分别表示点P的横纵坐标，其具体算法 流程如下：
[0082] 1)从P点作一条水平直线，从封闭多边形一点P〇开始，遍历完整个多边形所有的 点，它前一个点表不为Pi，后一个点表不为P2。
[0083] 2)求水平直线与多边形的所有交点，考虑到特殊情况。如果线段PoP2水平，如果p.y =口2小则把点？2加入交点集合。如果线段?()?2水平41.7 = 口().7，贝11再次把点？2加入交点集 合。
[0084] 3)如果线段PoP2不水平，求出y = p.y直线和线段PoP2的交点IP，如果IP和Po重合，判 断线段ΡιΡο和线段PoP2是否在直线y=p. y两侧，如果是，则把IP加入交点集合。如果IP不和Po 重合，则直接把IP加入交点集合。
[0085] 4)将交点集合点按横坐标大小排序。
[0086] 5)点在边界上判断为不在多边形内，若交点个数为奇数，判断点在多边形外，依次 在交点集合中取两个点IPl，IP2,如果存在口.1>=口1^且口.1<=口2^，则点？在多边形里 面，如果不存在，则点P在多边形外面。
[0087] 若ti-dPti重叠，将ti-dPti合并成一个目标区域。若ti-dPti不重叠，则比较ti-#口 U的灰度均值，若目标为热源（即水下热源的温度高于环境温度），则选取灰度均值较大者 为目标区域;若目标为冷源（即水下热源的温度低于环境温度），则选取灰度均值较小者为 目标区域。
[0088]检测不同尺度划分的疑似目标区域是否重叠后，对各尺度的疑似目标区域进行合 并，得到最终的疑似目标区域。
[0089] 水下航行器在水下5 0m深运动时，海面的红外图原始图如图9所示，红外图拉伸效 果图如图10所示，检测出来的疑似目标如图11所示，图11中粗线白框框出来的部分为识别 出的水下热源及其尾迹的区域。
[0090]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种水下热源检测方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 建立水下热源的热扩散模型：令水下热源福射到水平面的热扩散区域的中屯、为0， 水下热源的中屯、为〇'，水下热源的潜深为h，水下热源的热扩散由0'向0最快，由0'向水下热 源下方最慢，水下热源福射到水平面的热扩散区域的热强度在0处最强，向外逐渐减弱； (2) 根据水下热源的热扩散模型，由水下热源的潜深h确定能量积分区域的大小； (3) 获取包含水下热源福射到水平面的热扩散区域的红外图像，根据能量积分区域的 大小对红外图像进行多尺度划分，W多尺度划分的区域为单位进行能量积分； (4) 根据多尺度划分的区域的积分能量，得到每个尺度划分的疑似目标区域，合并每个 尺度划分的疑似目标区域的重叠区域，得到最终的疑似目标区域，实现水下热源的检测。2. 如权利要求1所述的水下热源检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，第i个尺度划 分的所有区域的大小为Wi X 3wi，第i个尺度划分的第m个区域的积分能量,其中，g表示红外图像，C表示红外图像一行划分的区域数 目，m%c表不m模C。3. 如权利要求1或2所述的水下热源检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，利用如下 公式消除相机噪声溫差和环境的噪声干扰：其中，沉品g代表水下目标对积分区域第r个像素点的影响，巧:代表红外相机等效噪声 溫差对积分区域第r个像素点的影响，代表环境噪声对积分区域第r个像素点的影响，n 代表积分区域像素点个数。4. 如权利要求1或2所述的水下热源检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中，根据第i个 尺度划分的所有区域的积分能量，得到第i个尺度划分的疑似目标区域 max(馬,,,),1 ^ OT < M，水下热源的溫度高于环境温度 如:^姐，源的溫度低巧境温度，其中'M为第1个尺度划分的区域 个数，為为第i个尺度划分的第m个区域的积分能量。5. 如权利要求1或2所述的水下热源检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在两个疑 似目标区域均为矩形时，通过如下方法判断是否重叠:在两个矩形的中屯、点在图像坐标系X 方向的距离小于或等于两个矩形的平均宽度，且两个矩形的中屯、点在图像坐标系y方向的 距离小于或等于两个矩形的平均高度时，判断两个疑似目标区域重叠；否则判断两个疑似 目标区域不重叠。6. 如如权利要求1或2所述的水下热源检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中，在两个 疑似目标区域中至少有一个为不规则图形时，通过如下方法判断是否重叠:在其中一个疑 似目标区域图形的所有顶点都不在另一个疑似目标区域图形内时，判断两个疑似目标区域 不重叠;否则判断两个疑似目标区域重叠。
【专利摘要】本发明公开了一种基于可变区域热量积分的水下热源检测方法。包括：建立水下热源的热扩散模型；根据水下热源的热扩散模型，由水下热源的潜深h确定能量积分区域的大小；获取包含水下热源辐射到水平面的热扩散区域的红外图像，根据能量积分区域的大小对红外图像进行多尺度划分，以多尺度划分的区域为单位进行能量积分；根据多尺度划分的区域的积分能量，得到每个尺度划分的疑似目标区域，合并每个尺度划分的疑似目标区域的重叠区域，得到最终的疑似目标区域，实现水下热源的检测。本发明能消除相机噪声温差和环境的噪声干扰，使信号差异达到可探测的强度，从而实现检测出水下热源的目的。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105654478
【申请号】
【发明人】张天序, 马文绚, 郝龙伟, 黄正华, 曹少平, 杨柳, 华锋, 王道龙
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月25日