基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，将海天线图像进行灰度转换，求取二值化阈值，进行图像二值化处理；将灰度图像进行Hough变换得到海天线，旋转灰度图像使海天线呈水平位置；计算海天线在旋转后图像中的高度，根据该数值将旋转后的灰度图像划分为大海、海天交界区和天空区域；对灰度图像求取二值化阈值再次进行二值化处理；对图像进行反白处理和形态学闭运算，求取连通区域，目标最大的外接矩形即为目标所在区域。本发明对图像进行了两次二值化处理，分别用于准确检测海天线和准确检测目标，避免背景云朵等形成的虚假目标，同时能避免漏掉待检测目标，减小了漏掉目标或产生虚假目标的可能，提高了检测的准确率。
【专利说明】
基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种海天线图像，具体涉及一种海天线图像旋转后的目标区域确认方 法。
【背景技术】
[0002] 海上或空中物体在基于船体或舰艇等晃动载体上通过图像进行目标位置确定时 需要对图像进行旋转变换。旋转后图像要区分大海、海天交界和天空区域，在不同区域中进 行船只或飞行物等识别可以降低识别难度，提高识别准确率。但是旋转后的图像边缘会有 空缺出现。在利用连通区域确定目标区域时，因为空缺和原图像边界的像素差会形成虚假 目标，而原图像中的目标由于光照等原因，一个目标可能被确定为几个距离很近的小目标， 影响目标的识别。此外，确定目标区域时需要使用二值图像，二值化的阈值选取不当会导致 漏掉目标和产生虚假目标。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于海天线旋转后 准确确定目标区域的方法。
[0004] 技术方案:本发明提供了一种基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，包括 以下步骤：
[0005] (1)将海天线图像进行灰度转换，求取二值化阈值，进行图像二值化处理；
[0006] (2)将灰度图像进行Hough变换得到海天线，旋转灰度图像使海天线呈水平位置；
[0007] (3)计算海天线在旋转后图像中的高度，根据该数值将旋转后的灰度图像划分为 大海、海天交界区和天空区域；
[0008] (4)对灰度图像求取二值化阈值再次进行二值化处理；
[0009] (5)对图像进行反白处理和形态学闭运算，求取连通区域，目标最大的外接矩形即 为目标所在区域。通过反白处理避免了旋转图像的边缘填补，同时可利用形态学进行相近 目标合并，避免了因光照等原因造成的目标破碎，保证了目标的完整性。
[0010] 进一步，步骤(3)按照旋转角度大于零和小于零分两种情况计算海天线的纵坐标 作为海天线高度。
[0011] 进一步，步骤(5)反白处理将目标像素值变为1，背景变为0,然后使用形态学闭运 算将破碎目标合并为一个目标，能够合并因光线等原因造成的目标破碎。
[0012] 进一步，由于图像反白处理，故最大的外接矩形为旋转后图像的外轮廓，忽略掉该 最大外接矩形后的第二个最大外接矩形区域即为目标所在区域，保证了算法的实时性。
[0013] 有益效果：1、本发明方法在Hough变换前以及划分了天空或大海区域后进行目标 区域确定前两次自适应确定阈值对图像进行二值化处理，分别用于准确检测海天线和准确 检测目标，避免背景云朵等形成的虚假目标，同时能避免漏掉待检测目标，减小了漏掉目标 或产生虚假目标的可能，提高了检测的准确率；
[0014] 2、通过Hough变换，将图像进行旋转变换，在旋转后的图像中根据旋转的方向不同 计算出海天线的纵坐标，按照纵坐标划分海面、海天交界和天空区域，该方法解决了旋转后 图像海天区域划分的问题；
[0015] 3、通过反白处理和形态学闭运算将因为光照等原因造成的破碎目标合并为一个 目标，提高了目标检测的准确；
[0016] 4、根据海天线纵坐标将确定目标区域后首先对海面或天空区域求取连通区域，没 有对旋转后图像边缘的空缺进行修补，如果进行修补，修补的算法将会很复杂，并且耗时较 大，修补的效果也难以保证;本发明直接求取连通区域面积，将连同区域矩形按面积大小排 序，因为图像反白处理原因，最大的一个连同区域是旋转后图像的外边界长方形，舍弃该连 通区域，从面积第二的连通区域开始作为待识别的目标区域，算法简单、可靠、实时性高。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的流程图；
[0018] 图2为旋转前的灰度图像；
[0019] 图3为海天线倾角小于零时海天线高度计算示意图；
[0020] 图4为海天线倾角大于零时海天线高度计算示意图；
[0021] 图5为旋转后的灰度图像；
[0022] 图6为旋转后连通区域全部外接矩形图；
[0023] 图7为舍弃最大连通区域后目标区域的外接矩形图。
【具体实施方式】
[0024]下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施 例。
[0025]实施例：一种基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，如图1所示，首先将采 集的彩色图像转变为灰度图像，如图2所示，使用Otsu法确定二值化阈值，提取边缘。然后对 图像作Hough变换，通过Hough变换确定海天线在图像中的位置，根据海天线倾角旋转灰度 图像，使海天线呈水平位置。设定旋转前海天线与水平线的夹角为海天线倾角9,海天线如 顺时针旋转成水平状态，定义海天线倾角9为大于零;如逆时针旋转成水平状态则定义海天 线倾角9为小于零。以旋转后图像左上角的顶点为坐标原点，图形的两边为坐标轴建立坐标 系。如果海天线倾角9的绝对值小于3° (或设定其他数值)时，不对图像旋转。海天线在图像 的纵坐标由海天线上任意两点纵坐标的平均值近似得到，当海天线倾角的绝对值大于等于 3°时，根据海天线倾角大于零或小于零两种情况分别计算海天线在旋转后图像中的纵坐 标：
[0026] (1)海天线倾角0小于零，如图3所示；
[0027]图2中AB⑶为原图像，EFHI为旋转后图像，M和N为海天线JK上面的两点，M点坐标 (Mx，My)通过Hough变换求得，BL为旋转后图像海天线的纵坐标数值。
[0028] BL = BM ? sin(02)
[0033]式中，ImW为旋转前图像宽度，0为海天线旋转角度，可由点M和N求得。
[0034] (2)海天线倾角0大于零，如图4所示；
[0035]图3中AB⑶为原图像，EFHI为旋转后图像，M和N为海天线JK上面的两点，M点坐标 (Mx，My)通过Hough变换求得，AL为旋转后图像海天线的纵坐标数值。
[0040] 01 = ji/2-0
[0041]按照上述两种情况求出海天线高度BL或AL的数值，在如图5所示旋转后的灰度图 像中划分大海、海天交界区和天空区域，灰度图像中小于BL-A或AL-A的区域为天空（A由 海天交界区域大小的设定），大于BL+A或AL+A的区域为大海，中间从BL-A或AL-A到BL+ A或AL+ A的区域位海天交界区域。
[0042]旋转后图像中目标区域的确定，将前面确定的海面区域或天空区域图像，再次使 用Otsu法确定二值化阈值，将海面区域或天空区域二值化，将二值化后图像反白，使目标像 素值为1，背景变为〇,使用形态学闭运算将因为光照等原因的破碎目标合并为一个目标。将 连同区域按面积大小排序，最大的一个连通区域外接矩形因为图像反白处理原因一定是旋 转后的图像的外边界长方形，见图6。舍弃该连通区域，从面积第二的连通区域外接矩形开 始作为待识别的目标区域，见图7。
【主权项】
1. 一种基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 将海天线图像进行灰度转换，求取二值化阈值，进行图像二值化处理； (2) 将灰度图像进行Hough变换得到海天线，旋转灰度图像使海天线呈水平位置； (3) 计算海天线在旋转后图像中的高度，根据该数值将旋转后的灰度图像划分为大海、 海天交界区和天空区域； (4) 对灰度图像求取二值化阈值再次进行二值化处理； (5) 对图像进行反白处理和形态学闭运算，求取连通区域，目标最大的外接矩形即为目 标所在区域。2. 根据权利要求1所述的基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，其特征在于:步 骤(3)按照旋转角度大于零和小于零分两种情况计算海天线的纵坐标作为海天线高度。3. 根据权利要求1所述的基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，其特征在于:步 骤(5)反白处理将目标像素值变为1，背景变为0,然后使用形态学闭运算将破碎目标合并为 一个目标。4. 根据权利要求1所述的基于海天线旋转后准确确定目标区域的方法，其特征在于:步 骤(5)求取连通区域时舍弃旋转后图像的外轮廓作为最大的外接矩形，从第二个最大外接 矩形开始目标识别。
【文档编号】G06T7/00GK105894516SQ201610240825
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】李忠国, 罗元康, 唐炜, 迟睿
【申请人】江苏科技大学