[发明专利]一种结合亮度特征与改进帧间差分法的卫星视频船舶监测方法

说明书

本发明属于卫星遥感领域，公开了一种结合亮度特征与改进帧间差分法的卫星视频船舶监测方法，包括如下步骤：(1)卫星视频单帧潜在目标获取：在利用差分形态学轮廓重建的视频帧亮目标提取的基础上，去除植被噪声，获取视频帧中的潜在船舶目标；(2)间隔帧船舶运动状态判别：通过改进的帧间差分法对不同视频帧之间进行差值运算，从潜在船舶目标中提取出动态船舶目标；(3)卫星视频动态船舶轨迹跟踪：利用自适应颜色模型对动态船舶目标进行轨迹跟踪。本发明对帧间差分算法进行了改进，可以在较小的计算量以及背景发生变化的前提下识别出船舶目标及其运动状态，并利用自适应的颜色模型跟踪其运动轨迹。

技术领域

本发明涉及一种结合亮度特征与改进帧间差分法的卫星视频船舶监测方法。

背景技术

随着遥感卫星技术的发展，新推出的高分辨率卫星正在从图像采集向视频采集的方向发展。卫星视频图像的应用已成为遥感领域一个热门的研究课题。由于视频卫星技术的发展年限比较短，现有研究的主要方面是运动车辆检测以及地物分类。而目前运动目标检测的算法主要有背景差分法、光流法和帧间差分法三种算法，但是对于视频数据的应用，三种算法都有一定的缺陷。

背景差分法虽然较为简单，但是场景中若有遮挡、光线等背景变化以及噪声过大，则会产生很大的误差；尤其是在背景运动情况下，背景差分法则会检测出大量的虚假目标。光流法的缺点是计算量较大，该算法并不是特别适合基于遥感视频卫星数据的目标实时检测。帧间差分法对速度较慢的目标不够敏感，且对环境噪声十分敏感。为了更好的检测运动速度较慢的目标，有学者对帧间差分法进行了改进，提出了累积帧间差分算法(AFD)，提高了速度较慢的目标的检测精度。但是采用AFD算法进行“慢速”目标检测时也有一定的缺陷，在检测运动目标的时候会检测空洞、虚假目标等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合亮度特征与改进帧间差分法的卫星视频船舶监测方法，以便可以在较小的计算量以及背景发生变化的前提下识别出待检船舶目标及其运动状态。

为了实现上述目的，本发明提供一种结合亮度特征与改进帧间差分法的卫星视频船舶监测方法，包括如下步骤：

(1)卫星视频单帧潜在目标获取：在利用差分形态学轮廓重建的视频帧亮目标提取的基础上，去除植被噪声，获取视频帧中的潜在船舶目标；

(11)基于差分形态学轮廓重建从卫星视频图像中提取亮目标；

(12)利用植被指数从卫星视频图像中提取植被；

(13)叠加步骤(11)和步骤(12)的提取结果，通过形态学处理该提取结果从卫星视频图像中获取潜在船舶目标；

(2)间隔帧船舶运动状态判别：通过改进的帧间差分法对不同视频帧之间进行差值运算，从潜在目标中提取出动态目标；

(3)卫星视频动态船舶轨迹跟踪：利用自适应颜色模型对动态目标进行轨迹跟踪；

步骤(11)中所述提取亮目标的算法如下：

提取出多光谱图像中各像元在不同波段上的最大值，并将其作为该图像的亮度图像：

B(x,y)＝max_1≤k≤K(band_k(x,y))

其中，B(x,y)表示像元(x,y)的亮度值，band_k(x,y)表示像元在第k波段上的光谱值，K为多光谱图像波段总数；

针对亮度图像白高帽变换的结果进行差分形态学轮廓重建：

DMP_{W_TH}(d,s)＝|MP_{W_TH}(d,(s+Δs))-MP_{W_TH}(d,s)|