[发明专利]一种基于红外图像的地平线检测方法

说明书

本发明涉及一种基于红外图像的地平线检测方法，包括：利用保边滤波器对待检测的红外图像进行保边平滑处理，得到输出图像；利用Canny边缘检测算法对输出图像进行边缘检测，筛选出每一列对应的候选地平线点集合；寻找每一个候选地平线点集合中的分界点，使以分界点为界的天空列区域灰度均值大于地物列区域灰度均值，并且天空列区域灰度方差与地物列区域灰度方差之和最小，并以分界点作为对应列的初步最优地平线点，全部列的初步最优地平线点组成地平线初步检测结果；对地平线初步检测结果进行修补，得到修补后的地平线检测结果。本发明取得了良好的地平线检测效果，对天空存在云层或是地物楼屋交错等复杂情况也能保持较好的鲁棒性和实时性。

技术领域

本发明涉及地平线检测技术领域，特别是涉及一种基于红外图像的地平线检测方法。

背景技术

地平线检测技术是红外预警、目标搜索领域的关键环节，特别是红外预警系统在平视面远距离探测时，观测到的场景是包含天空和地物的复合图像。由于天空背景和地面背景存在较大差异，天空背景较为干净，而地物背景更为复杂多变，地面杂波、噪声干扰等往往会导致虚警率和错检率的升高，红外目标的准确检测与识别面临着挑战。为避免红外预警系统在平视面远距离探测时，由于地物杂波对红外目标检测精度的影响，对天地复合图像进行准确的地平线检测是必要的。通过对地平线的有效检测，可缩小目标搜索范围，划分出感兴趣区域，剔除地物影响，为红外预警系统的目标检测的精度和效率提供了强有力保障。

目前，针对红外图像的地平线检测问题，国内的研究较少。当前，大多主要采用的检测算法都借鉴于海天线检测方法，主要包括Hough变换法、区域分割法等。

例如，发明专利CN109978869A提供了一种基于灰度共生矩阵和Hough变换的海天线检测方法。将采集到的原始可见光视频监控图像进行图像质量增强；染后对预处理过的图像使用灰度转换公式转换成灰度图；对得到的灰度图，计算不同角度值下的灰度共生矩阵；根据纹理变化率确定出海天线可能存在的区域；并采用数学上的形态学方法对区域进行灰度形态学的腐蚀和膨胀操作；使用改进的基于直方图优化的加权高斯模糊在去除噪声，得到边缘图像；最后拟合为最终检测到的海天线。

发明专利CN108022214A公开了及一种适用于无人机雾天飞行的地平线检测方法。将读入采集得到的RGB图像经过暗原色去雾处理得到清晰的去雾图像及利用软抠图法改进的暗原色图像，供特征提取。染后对改进的暗原色图像依次进行图像分割、形态学处理、边缘检测。最后利用Hough变换进行直线检测，并利用直线检测结果进行最小二乘法来拟合准确得到地平线信息。

发明专利CN105644785A公开了一种基于光流法和地平线检测的无人机着陆方法，首先对飞行过程中固定在无人机底部的相机拍摄出的视频进行图像预处理；然后对每张图像进行Hough变换的直线检测，以获取图像中的地平线信息；并通过对地平线信息进行计算，获得当前无人机的飞行姿态，采用光流法检测出无人机的姿态信息；最后结合无人机运动模型，采用扩展卡尔曼滤波方法对光流法和地平线检测的无人机姿态进行滤波，挑选出正确的地平线信息以实现基于无人机的自主着陆过程。

杨善敏等人针对红外图像对比度低、噪声大的特征，提出了一种低能见度下的地平线检测算法(低能见度下的地平线检测算法研究[J].计算机工程与设计,2012(01):238-242)。该算法首先对图像进行灰度变换以增强对比度，根据人类视觉系统识别过程中的注意和捆绑两个阶段以及边缘检测的相关理论，定义了每个像素的能量，利用动态规划法找到候选的地平线分界点，最后经过Hough变换得到真正的地平线。

梁磊等人提出了一种基于天空分割的无人机地平线检测方法(基于天空分割的无人机地平线检测[J].现代计算机2021,1:73-77)，该方法将待检测的图像进行颜色空间转换；对转换后的图像进行天空分割操作；接下来利用Canny算子对分割后的图像进行边缘检测；最后，利用Hough变换来进行地平线的识别与检测。