[发明专利]基于坐标旋转最小外接矩形的光学遥感图像船只方向特征提取方法

权利要求书

1.一种基于坐标旋转最小外接矩形的遥感图像船只方向特征提取方法，用于提取船只的方向特征，包括以下步骤：

A)进行图像预处理，包括：

对船只的切片进行自适应阈值分割得到灰度输入图像的二值图，

对二值图像进行中值滤波，去除船只的周域的干扰噪声点，防止噪声点对图像处理的严重干扰，

对滤波之后的图像进行二值腐蚀和二值膨胀以对船只达到孔洞填充的目的，接着，进行二值膨胀操作将船只的二值区域外扩一圈，为提取边缘做准备，

采用二值形态学方法，用边缘外扩的船只的二值图像减去船只区域二值图像，获得船只的单像素边缘轮廓图像，

B)针对获取的边缘图像，基于统计在坐标轴四个象限内的船只的二值连通区域单像素边缘轮廓的方法，快速确定坐标的初始角度，进行船只的朝向初判,包括：

B1)船只朝向初判，包括对船只轮廓图像进行象限划分，包括：用横坐标值最大的像素点减去横坐标最小的像素点得到外接矩形的宽度，同时用纵坐标值最大的像素点减去纵坐标最小的像素点得到外接矩形的高度；将此外接矩形以中心线为界均分为四个区域；基于象限划分可统计船只的初步朝向，统计船只轮廓在象限中的点，若落在象第一限和第三象限中的点多于落在第二象限和第四象限中的点，则船只朝右，否则朝左，

B2)初始角度快速确定，包括将步骤B1)中每个象限继续分为两个大小为45°的区域，四个象限共分成8个同样大小的区域，设定横坐标轴上方的区域从右至左分别为a、b、c、d四个区域；若由步骤B1)得出船只朝右，统计第一象限中的船只轮廓像素值为1的点的数目，若落在区域b的船只轮廓像素值为1的点的数目多于落在区域a的船只轮廓像素值为1的点的数目，则初始角度为0，否则为45°；若由步骤B1)得出船只朝左且落在区域c的船只轮廓像素值为1的点的数目多于落在区域d的船只轮廓像素值为1的点的数目，则初始角度为0，否则为45°，

C)在步骤B)的船只的朝向初判的结果的限制下，做搜索范围的最小外接矩形并基于最小外接矩形计算船只方向，具体步骤如下。

C1)通过坐标旋转在有限搜索范围内确定最小外接矩形：在步骤B2)获取船只的初始角度范围后，从初始角度开始每次旋转坐标系1°，若船只朝右则顺时针旋转，否则逆时针旋转，共扫描45次，求出每次扫描后的外接矩形，并找出其中面积最小的外接矩形并记录此时的旋转角度，此时的旋转角度即为我们需要的船只方向，因为当外接矩形最小时，其中心线与船只的中轴线相重合，且外接矩形与船只边缘相切；

C2)船头朝向初判，包括：对步骤C1)所确定的最小外接矩形，对平行的两个长边作两条垂线段，从而将最小外接矩形均分为三个区域，即将船只分为三个部分：船头部分、船尾部分及中间部分，并统计船头1和船尾中的边缘轮廓的像素点为1的点的数目，并把边缘轮廓的像素点数为1点的数目的较少的那个部分确定为实际的船头，

D)利用获取的最小外接矩形来提取包括船只的长、宽、朝向的船只方向相关特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤D)包括：

D1)通过最小外接矩形获取过程中计算的方向得到船头的方向，其中，利用步骤C1)每一次获取的外接矩形的相应的旋转角度，在确定最小外接矩形的同时记录该最小外接矩形的角度，以该角度作为船的方向，并结合步骤C2)中确定的船头朝向确定船头的方向，

D2)把最小外接矩形的长边和短边的长度分别确定为船只的长度和宽度。