[发明专利]一种改进的海天线检测和评估方法

权利要求书

1.一种改进的海天线检测和评估方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)根据海天线图像中噪声分布特点，进行图像的预处理操作；

(2)提取亮度信息，获得灰度图；

(3)按照图像斜对角线方向切分图像；

(4)获得天空区域和海洋区域的亮度阈值；

(5)获得海天线周围区域的亮度阈值；

(6)获得海天线周围区域的像素点；

(7)根据获得的像素点集合进行线性拟合操作，得到最终海天线的位置，并绘制出来；

(8)使用两个指标进行性能评估；

其中：

步骤(1)所述图像的预处理操作，具体过程如下：

(11)图像颜色空间的转换：将读入的每一张海天线图像，从原本的RGB颜色空间表示方式转化为HSV颜色空间的表示方式，从而更贴近于人类的视觉认知；转化过程使用的公式如下：

R′＝R/255

G′＝G/255

B′＝B/255

C_max＝max(R′,G′,B′)

C_min＝min(R′,G′,B′)

Δ＝C_max-C_min

通过上面的公式，HSV颜色空间三个通道的最终转变公式为：

V＝C_max

(12)基于L₀范数的图像平滑：通过去除图像中较小梯度的像素点和增强图像边缘的显著性来对海天线图像进行平滑，去除图像中的离散噪声；图像梯度中的L0范数表示如下：

C(f)＝#{p||f_p-f_p+1|≠0}

其中，p和p+1是图像中相邻的两个像素点，|f_p-f_p+1|是图像中的梯度，#{}表示计数操作，输出图像中满足|f_p-f_p+1|≠0条件的像素点个数，C(f)表就是图像梯度中L₀范数；

(13)图像照明度增强：利用直方图均衡化方法增强海天线图像的照明度，提高在低照明度场景中进行检测的稳定度；

步骤(2)所述提取亮度信息，获得灰度图，具体过程如下：对于使用HSV颜色空间进行表示的海天线图像，提取V通道上的图像作为整张海天线图像的灰度图；

步骤(3)所述按照图像斜对角线方向切分图像，具体过程如下：对于海天线的灰度图，从斜对角线的方向进行切分，把原本的海天线灰度图切分成左右两张图像；两张图像中的空缺部分使用像素值为0的点进行填充；

步骤(4)所述获得天空区域和海洋区域的亮度阈值，具体过程如下：对于切分后得到的两张图像，除像素值为0的像素点之外，分别使用直方图进行像素值统计；从两张图像的像素值直方图中分别获得波峰对应的像素值，将这两个像素值作为天空区域和海洋区域的亮度阈值；

步骤(5)所述获得海天线周围区域的亮度阈值，具体过程如下：在海天线灰度图上进行双峰直方图统计；两个峰值分别为前面已经获得的天空区域和海洋区域的亮度阈值；在直方图中，把两个峰值之间的波谷像素值作为海天线周围区域的亮度阈值；

步骤(6)所述获得海天线周围区域的像素点，具体过程如下：找到海天线灰度图中像素值等于海天线周围区域亮度阈值的像素点，统计这些像素点的纵坐标，创建一个直方图；在直方图中，找到波峰对应的纵坐标作为目的坐标；以此坐标为中心，以d作为线性拟合距离划定海天线的粗糙区域；将此粗糙区域内像素值等于海天线周围区域亮度阈值的像素点作为海天线周围区域的像素点；

步骤(7)所述根据获得的像素点集合进行线性拟合操作，得到最终海天线的位置，并绘制出来，具体过程如下：在已经获得的海天线粗糙区域内，利用海天线周围区域的像素点进行线性拟合，从而得到最终海天线的位置，并且绘制在原海天线彩色图像上；

步骤(8)所述使用两个指标进行性能评估，具体过程如下：利用已知的海天线图像中的真实海天线位置以及检测出的海天线位置，使用边界框重叠比和角度差两个指标，进行海天线检测的性能评估；

步骤(8)中所述边界框重叠比指标，具体计算过程如下：

(81)海天线与图像左右的两个边界会产生两个交点，在两个交点的位置扩展L的距离之后确定两条水平直线，使用这两条直线组成一个矩形，从而形成边界框；

(82)使用海天线图像中真实的海天线位置和检测出的海天线位置，得到两个边界框；

(83)使用公式得到边界框重叠比参数，其中r是边界框重叠率，S_x是由图像中真实海天线构建的边界框与检测到的海天线构建的边界框的重叠区域的面积，S_g是图像中真实海天线构建的边界框面积；

步骤(8)中所述角度差指标，具体计算过程如下：使用公式θ＝θ_d-θ_g直接得到角度差参数，其中θ表示角度差，θ_d表示检测到的海天线与水平线之间的角度，θ_g表示图像中真实海天线与水平线之间的角度。