[发明专利]航拍图像机场区域检测方法

摘要

本发明公开了一种航拍图像机场区域检测方法，用于解决现有长线状特征下机场跑道检测方法检测效果差的技术问题。技术方案是首先根据机场跑道长直线的特征，利用Steger算法强化出图像中的线状目标，通过计算Hessian矩阵的最大绝对值的特征值确定线状目标中心点；再利用Hough变换对Steger算法强化线状目标的结果进行直线检测；最后通过直线连接和统计来确定机场区域的位置。由于在Steger算法结果的基础上进行Hough变换检测直线，去除了大量的干扰线段，提高了机场区域的检测效果。

主权项

1.一种航拍图像机场区域检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、对于航拍图像中的某一点x₀，其邻域的二阶泰勒展开式为：L(x0+δx0,s)≈L(x0,s)+δx0T▿0,s+δx0TH0,sδx0]]>式中，s为尺度，即模板大小；▿0,s=Lx(x0)Ly(x0);]]>H0,s=Lxx(x0)Lxy(x0)Lxy(x0)Lyy(x0);]]>求Hessian矩阵H_0，s的特征值：U^s,kTH0,sU^s,k=λs,k]]>对于某一个固定的尺度s，Hessian矩阵的特征值为λ₁，λ₂，设|λ₁|≤|λ₂|；对于线状目标，其满足|λ₁|≈0，|λ₁|<<|λ₂|；若背景暗，目标亮，则λ₂<0；若背景亮，目标暗，则λ₂>0；根据线状目标Hessian矩阵特征值的特点，定义其相应函数：v(s)=0,if(λ2>0)exp(-Rβ22β2)(1-exp(-S22C2))]]>式中，β=0.5；C=0.5；R_β=λ₁/λ₂；在尺度范围[s_min，s_max]内，求出响应的最大值作为输出：v=maxsmin≤s≤smaxv(s);]]>步骤二、利用Hough变换将不连续的像素边缘连接起来，其直线极坐标方程如下：ρ=xcosθ+ysinθ根据直线极坐标方程，原航拍图像空间中的点对应新参数空间中的一条正弦曲线，检测直线的具体过程就是让θ取遍可能的值，然后计算ρ的值，再根据θ和ρ的值对累加数组累加，从而得到共线点的个数；当直线从与x轴重合处逆时针旋转时，θ的值由0°增大到180°，所以由直线极坐标方程可知：其中当且仅当x和y都达到最大且时，由θ和ρ的取值范围和分辨率确定累加器的大小，从而检测直线；步骤三、对Hough变换后的线段检测结果首先进行线段连接，将位置相近、斜率相近的较短的线段连接成长线段；线段连接方法如下：①对于线段L₁，倾斜角度为θ₁，两个端点分别记为P₁和P₂，寻找与线段L₁的某一个端点共尺度边的线段L₂，倾斜角度为θ₂，端点分别记为P₃和P₄；②求线段L₁和线段L₂两两端点间的距离，即Dist(P₁,P₂)，Dist(P₁,P₄)，Dist(P₃,P₂)，Dist(P₃,P₄)；③条件1：四个距离中最小的距离Min(Dist)小于阈值dist，条件2：|θ₁-θ₂|<阈值threshold，threshold取6；条件3：四个距离中最大的距离max(Dist)大于两条直线中最长的长度，④当步骤③成立时，将线段L1和线段L2连接成为一条长线段，同时删除参与连接的线段L₁和线段L₂；⑤当步骤③不成立时，继续搜索，有可连接的线段，回到步骤①；没有可连接的线段，结束；统计确定目标位置的方法如下：①将斜率的0°～180°分为六个区间，分别统计线段连接步骤输出的所有长线段落在六个区间的数量，即N₁，N₂，N₃，N₄，N₅，N₆；②求这六个区间中长线段最多的一个区间，即统计N_max中长线段的起始点坐标，得到目标框的位置。