[发明专利]一种基于同心圆周滤波器的目标对称轴检测方法

说明书

本发明公开一种基于同心圆周滤波器的目标对称轴检测方法，首先通过圆周滤波器对原图进行频率滤波，以频率响应较大的位置为圆心，构建一系列圆心相同半径不同的同心圆，每个同心圆周提取频率响应，并以此作为最外层同心圆周半径的依据。然后以同心圆周与目标边缘的重叠处为采样点，通过坐标系转换，在极坐标系下对角度信息进行统计，最后进行角度判定，即可得到对称轴方向。

技术领域

本发明涉及一种基于同心圆周滤波器的目标对称轴检测方法，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

监督学习中，分类问题通常可以分解为两个部分，对图像提取特征以及分类方法。一个强特征能够拥有良好区分不同目标的不同属性的能力，因此分类问题的核心部分就是特征提取方法。然而，很多特征并不直接具备旋转不变性，因此，样本方向不够的情况下就需要进行数据增强，在训练样本上增加了大量工作。

圆周滤波器是一个利用圆周向量的傅里叶变换进行目标检测的滤波器，本质上只利用了幅值信息，相位信息并没有发挥任何作用，造成了信息浪费。

针对这一情况，本发明通过将极坐标引入圆周滤波器中，通过相对坐标聚类，进而解得对称目标共线情况，最终计算正切函数求得对称轴方向。找到对称轴方向以后，不论目标原本方向为何，都可以旋转至特定方向，如此即可保证后续无论提取什么特征都会具备一定旋转不变性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供出了一种基于同心圆周滤波器的目标对称轴检测方法。该方法通过构建同心圆周滤波器，累计共线像素点，将共线以相对角度的相似性进行量化，能有效计算目标对称轴方向。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于同心圆周滤波器的目标对称轴检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)构建同心圆周滤波器：将输入的目标图像视为原图img，通过圆周滤波器对原图img进行滤波，通过先验知识可以提取相应频率，可以得到频率响应图，预设一个频率响应阈值，以大于频率响应阈值的频率处为中心可以构建一系列圆心相同半径逐渐增大的同心圆周，每个同心圆周也提取频率响应，将小于频率响应阈值的同心圆周舍弃，即可得到同心圆周滤波器；

(2)角度统计：首先对原图img提取边缘图像edge，将同心圆周滤波器circleFilter与边缘图像edge进行重叠，重叠处即为采样点，将采样点的坐标从笛卡尔坐标转换为极坐标，然后，以第α层圆周采样点为参考点，计算采样点相对参考点的相对角度，并在不同层采样点的相对角度之间衡量相似性，最后将相似角度视为共线角度即可进行共线统计；

(3)角度判定：将角度转换为正切值，即可解得对称轴方向角度。

进一步的，步骤(1)中，构建同心圆周滤波器具体计算方法如下：

(1.1)假定需要进行对称轴检测的目标为飞机目标，由先验知识可知，一般飞机具有左机翼、右机翼以及机翼前后的前机身与后机身，一共4个部件，如此即可在输入的光学图像为img上构建圆周，将圆周向量视为一维信号进行傅里叶变换，变换结果即可判定圆周是否包含有目标，在img上将所有坐标都更新为圆周的圆心即可判定目标在img上的坐标：

其中，π表示圆周率，sin和cos分别表示正弦与余弦函数，z_k表示为圆周上的第k个像素值，length表示圆周像素点总数目，fourier(p,q)表示圆心为(p,q)的圆周向量对应的傅里叶变换响应，同时也表示将响应值置于频率响应图fourier的位置(p,q)上，通过将原图img上所有坐标依次更新为圆心进行响应提取，即可生成频率响应图fourier；

(1.2)从频率响应图fourier上，取大于频率响应阈值的频率响应位置为圆心构建同心圆周滤波器：