[发明专利]一种SAR图像的油库目标定位方法

摘要

本发明公开了一种SAR图像的油库目标定位方法，包括以下几个步骤：步骤一：参数初始化，输入包含油库目标的SAR图像；步骤二：图像预处理，对图像进行滤波、分割、形态学处理和图像的边缘提取；步骤三：Hough变换圆检测；步骤四：计算油库目标的中心。本发明提出了一种全新的SAR图像中油库检测的方法。在此之前，关于油库的检测全部集中在光学领域，没有人做过SAR图像中油库检测的工作。因此，本发明为遥感领域中油库目标的检测提供了一种新的途径。

主权项

1.一种SAR图像的油库目标定位方法，包括以下几个步骤：步骤一、参数初始化，输入包含油库目标的原始SAR图像；读取原始SAR图像I₀，设I₀的总行数为m，总列数为n；对于图像中的任一像素点(x,y)，该像素点的值以I₀(x,y)表示，其中x和y分别表示该像素点在图像I₀中的行数和列数；步骤二、图像预处理，对图像进行滤波、分割、形态学处理和图像的边缘提取；具体包括：1>、图像滤波设i为原始SAR图像I₀中某一像素点所在的行数，j为该像素点所在的列数，I₀(i,j)表示该像素点的值，对图像I₀进行滤波，设滤波后的图像为I₁；2>、图像分割对滤波后的图像I₁进行量化和分割，首先输入阈值上限T_max＝10μ，其中μ表示图像的强度的平均值；设图像I₁的最小强度值为T_min；以T_min和T_max为最小值和最大值，对图像I₁进行256级量化；如果图像I₁中某一像素点的值T＞T_max，则直接将该像素点的值量化为255；量化后，统计出量化后的图像的灰度直方图，找出第一个峰值与第二个峰值之间的波谷点，设其为阈值T_s，即为图像分割所需的阈值；利用该阈值对滤波后的图像I₁进行分割，设滤波后的图像为f(x,y)，分割后的二值图像I₂为g(x,y)，则：g(x,y)=1f(x,y)>Ts0f(x,y)≤Ts]]>   (6)3>、形态学处理对输入的二值图像I₂，采取形态学闭运算，得到图像I₃；对于闭运算处理后的图像I₃，输入面积阈值A_min，消除图像中面积小于A_min的黑色小孔以及白色区域，得到形态学处理后的图像I₄；4>、二值图像的边缘提取提取形态学处理后的图像I₄的边缘，得到边缘图像I₅；步骤三、Hough变换圆检测1>、参数设定设待检测的圆的半径的最小值为r_min，最大值为r_max，输入步长Δr，建立大小为的参数空间(a,b,r)；其中[·]表示取整运算，即表示的是进行四舍五入后的整数值；对于边缘图像I₅上的任意一个点I(x,y)，以(x,y)为极坐标系的原点，r为半径，θ为角度，将点(x,y)投影到参数空间(a,b,r)的一个圆上，(a,b)为投影后的圆的圆心，r为半径；其中，角度θ∈[0,2π)，其步长为Δθ；设参数空间中，点(a,b,r)的值为H(a,b,r)；2>、计算参数空间（1）获取图像I₅中所有的边缘点的坐标，写成一维矩阵形式分别为x和y，x和y的维数为L；其中矩阵x表示的是边缘点坐标在原图像中所在的行数，矩阵y表示的是边缘点坐标在原图像中所在的列数；（2）建立投影规则：a=xi-rj·cos(θk)b=yi-rj·sin(θk)]]>   （7）其中：x_i和y_i表示的是矩阵x和y的第i个元素的值，i＝1,2,…L，r_j和θ_k分别是半径和角度θ的取值，且：r_j＝r_min+(j-1)·Δr  j=1,2,···,[rmax-rminΔr]]]>   （8）θ_k＝(k-1)·Δθ  k=1,2,···,[2πΔθ]]]>   （9）（3）初始化i，j，k的值，均选为1，初始化参数空间的值H(a,b,r)＝0；（4）依据公式（7），（8），（9）求取a和b的值，如果0＜a≤m并且0＜b≤n，则在参数空间中:H([a]，[b]，[r_j])＝H([a]，[b]，[r_j])+1   (11)（5）i和j的值保持不变，k的值逐步增加1，对于每一个k的取值，返回步骤（4）；当k的取值达到时，k停止增加并执行步骤（6）；（6）i的值保持不变，j的值逐步增加1，对于每一个j的取值，重新初始化k的值为1，并返回步骤（4）和（5），当j的取值达到时，j停止增加并执行步骤（7）；（7）i的值逐渐增加1，对于每一个i的取值，重新初始化j和k的值为1，并返回步骤（4），（5）和（6），当i的取值达到L时，i停止增加；3>、选取目标圆心点设参数空间的最大值为para_max，输入系数p，在参数空间中，找出所有值大于p*para_max的点，设(a,b,r)为满足该条件的任意一个点，则(a,b)为检测出来的圆的圆心坐标，r为半径；4>、剔除虚警对于步骤3中检测出来的以(a,b)为圆心，r为半径的圆，在整个圆形区域内，令Sum为区域内所有值为1的点的数目的总和，A为圆的面积，p_shadow为圆周区域内像素点值为0的点的概率，则p_shadow＝1-Sum/A   (11)输入阈值p₀，如果p_shadow＜p₀，则认为该目标为虚假目标，剔除；依据上述步骤对边缘图像I₅进行处理，得到满足上述条件的圆以及它的圆心和半径的值；步骤四、计算油库目标的中心对于Hough变换检测出来的每一个圆，以圆心为中心，在该圆距离向反方向上建立搜索窗口；搜索窗口的形状是一个圆环与一个扇形区域的重叠部分，圆环的圆心与Hough变换检测出来的圆的圆心重合，也与扇形的顶点重合；圆环的内圆半径为r，外圆半径为2r，扇形的半径为2r，两条边与距离向反方向的夹角分别为±30°；其中，r为Hough变换检测出来的圆的半径；在该搜索窗口范围内直接搜寻强度值最大的点，即为二次散射形成的最强散射点；对于搜索出来的最强散射点，在圆心与最强散射点所形成的线段上，找出距离最强散射点距离为r的点，即为油库目标的中心。