[发明专利]一种基于遥感图像的港口区域舰船目标变化检测方法

说明书

技术领域

本发明属于图像检测技术领域，具体涉及一种遥感图像的港口区域舰船目标变化检测方法。

背景技术

随着航空和航天技术、传感器技术、计算机技术、模式识别技术相关学科的迅猛发展，空间遥感技术取得了飞速进步，对自动目标检测识别能力提供了相应的技术支持和理论基础。多时相遥感图像港口区域舰船目标变化检测分析技术是我国现阶段急需解决的关键技术之一。我国领海广阔，海洋安全是国防中的重要部分，开展港口舰船目标的变化检测研究具有重要意义：在民用方面，有利于对特定港口的泊位分配、舰船进出港等方面的监测和管理，为我国海运监测管理调度提供辅助信息，增加港口货物运输的效率；在军事方面，捍卫领土完整和维护国家统一是我国面临的重大任务，通过该技术可以及时获悉关注港口内舰船目标的变化情况，提前分析出对方的可能军事行为与目的，对战场动态感知与战略意图分析有着至关重要的意义。

最初人们对港口图像中的舰船目标进行变化检测主要是通过专业判图员进行手工标绘，不同的判图员对于同一图像进行检测最终得出的结果往往是不同的，即使是同一名判图员，在不同时间对同一图像的标绘结果也不总是完全一致，同时随着图像获取途径的增多，海量的图像数据如果通过人工进行标绘首先无法满足战时情报迅速更新的要求，其对于判图员来说则更是严峻的考验，因此用计算机实现自动变化检测是未来该技术发展的必然趋势。

因此，一种行之有效的多时相遥感图像港口区域舰船目标变化检测技术就变得非常有必要。目前解决该问题一般采用的技术途径的主要是利用模式识别的方法进行处理，通常包括对原图进行图像配准、海陆分割、图像作差、图像分割、虚警剔除等步骤。但是，由于遥感图像比较大，导致图像配准步骤计算量大，为了加快处理速度一般牺牲运算精度，导致配准误差的存在，影响到了后面结果的精度；由于遥感图像内容复杂，灰度往往不是均匀分布的，导致海陆分割步骤往往无法完全准确的将二者完全分割出来，这些误分割出的区域最后会增加系统的误检率；在遥感图像中由于拍摄时间不同、天气状况不同，同一场景不同时相的遥感图像对应的像素的灰度值可能差异很大，在图像作差这一步骤中可能得到许多虚假变化目标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于模式识别与图像处理技术的遥感图像港口区域舰船目标变化检测方法，能够解决当前港口区域舰船目标变化检测方法配准不准确、虚警率高等问题，取得较高的变化检测准确率。

一种基于遥感图像的港口区域舰船目标变化检测方法，包括如下步骤：

S1：对于关注的港口，得到该港口的历史遥感图像，离线制备该港口区域的基于同一幅遥感图像的分布式图像基元和掩膜图像；其中分布式图像基元即为多个不相邻的人工截取的图像块，掩膜图像是指通过人手工涂抹方式得到的盖住陆地区域、露出海面区域的港口区域图像；

S2：对港口区域不同时相图进行配准，包括下列步骤：

S21：针对在线获取的两幅幅不同时相的遥感图像I₁和I₂以及步骤S1的分布式图像基元R，分别提取具有尺度不变性的特征描述子，并记为D₁、D₂和D_R；

S22：将特征描述子D₁与D_R进行匹配，得到仿射矩阵H1，将D₂与D_R进行匹配，得到仿射矩阵H2；

S23：将遥感图像I1按照仿射矩阵H1进行重采样，得到I₁′，将遥感图像I2按照仿射矩阵H2进行重采样，得到I₂′；

S3：采用步骤S1的掩膜图像对步骤S2配准后的图像I₁′和I₂′进行掩膜操作，得到两幅时相图I₁″和I₂″；

S4：对S3获得的I₁″和I₂″的海面区域进行海色均匀化，并分别得到图像I₁″′和I₂″′；

S5：将海面均匀化后的两幅时相图I₁″′和I₂″′对应像素值作差，得到两幅时相差分图：