[发明专利]一种基于超像素描述的月面岩石检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于超像素描述的月面岩石检测方法。

背景技术

对月面岩石的检测和分析，为月球车自主导航和地面遥控提供了重要依据。现有的月面岩石检测方法主要分为基于边缘强度、基于颜色信息、基于纹理信息等几类。

颜色信息是图像中最直观的特征。文献1（Bajracharya,M.Single image based hazard detection for a planetary lander,World Automation Congress Orlando,FL,USA.Jun,2002）利用局部灰度聚类将图像分割成区域，再将其标记为潜在危险目标和表面。

文献2(石德乐,叶培建,贾阳,月面巡视器的图像分割及识别方法,JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY,2007)提出了多通道彩色分量融合的图像分割方法，并用形态学滤波对分割结果进行滤波，利用分割区域标识算法标记每块分割的区域。

由于环境复杂造成岩石表面颜色多变，单纯利用颜色信息进行场景分类效果并不好。

边缘和梯度是对地形分类非常有用的信息，有很多算法用到了这些信息。文献3(V.Gor,V.Gor,R.Castano,R.Manduchi,R.Anderson,and E.Mjolsness,“Autonomous Rock Detection for Mars Terrain”,Space2001,American Institute of Aeronautics and Astronautics,Aug.2001)介绍了两种岩石检测方法来分析火星地表，即采用灰度信息来检测小的石块，采用深度图像来检测大的石块。对于灰度图像，主要基于边缘流（edge flow）的思想，找出不同灰度特性区域的边缘，并在此基础上进一步的分裂融合；对于深度图像，通过立体图像得到，并以此来计算各点的高度信息来提取岩石区域。两种方法结合的情况下，可以得到较好的检测结果。

文献4(R.Castano,M.Judd,T.Estlin,R.C.Anderson,D.Gaines,A.B.Bornstein,T.Stough,and K.Wagstaff,“Current Results from a Rover Science Data Analysis System,”Proceedings of the2005IEEE Aerospace Conference.Big Sky,Montana,March,2005)介绍了JPL实验室的Rockfinder算法，它采用金字塔的图像分割方法，在每一层次，先采用bilateral滤波平滑图像，再用sobel或canny算子进行边缘检测，然后把边缘连接成闭合的轮廓。这种方法并不能保证连接成的轮廓与石头的真实轮廓吻合。

文献5(Pooja Mahapatra,A prototype system for autonomous rover-based planetary geology,University essay from Lule tekniska university,Kiruna,2009)提出了基于尺度空间的岩石检测算法。图像首先进行一系列预处理，这包括双边滤波和自适应直方图均衡化，然后是Canny边缘检测，它的最高最低阈值由双边滤波的结果决定。但是，由于尺度范围有限，以及大尺寸岩石含有灰度或纹理不均匀区域，算法对大尺寸岩石容易出现过检测现象。

综上，由于环境复杂造成岩石表面颜色多变，单纯基于颜色的方法进行岩石检测的效果较差；而基于边缘的方法，不容易得到准确的岩石边界，易出现过分割。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的岩石检测准确度低以及岩石边界定位不准等不足，提供一种基于超像素描述的月面岩石检测方法，提高了检测的准确度，并能较为准确地定位岩石的边界。

本发明采用的技术方案：一种基于超像素描述的月面岩石检测方法，首先对图像进行各项异性平滑，以消弱月壤与岩石区域内的纹理但同时很好地保留了边缘信息；进一步，将图像过分割为超像素，利用超像素描述的方法，通过检测孔洞的方法来达到检测岩石区域的目的。此方法能够较为准确的检测出岩石区域，并准确定位描述岩石的边界。

本发明具体实现步骤如下：

(1)对图像进行各向异性平滑；

(2)图像超像素描述；

(3)基于超像素的天空区域提取；

(4)基于超像素的岩石区域提取。