[发明专利]基于立体模式判别水中航行体热尾流的方法

摘要

本发明涉及基于立体模式判别水中航行体热尾流的方法。本发明的目的是从立体角度观测热尾流特征，进而区分水下航行体热尾流和水面航行体热尾流。将红外热尾流图像灰度化后的二维图通过等位面的思想建立立体模式，计算热尾流的不同灰度差值像素个数比值，并比较水下航行体和水面航行体热尾流灰度差值为10的像素个数比值。通过得到的数据比较和分析两类热尾流特征，达到区别水面航行体热尾流和水下航行体热尾流的目的，图1所示为发明的具体实现流程图。

主权项

1.基于立体模式判别水中航行体热尾流的方法，其特征在于如下步骤：第一步：读取原始热尾流图像I0，图像大小为M×N，M是图像I0的宽度像素，N是图像I0的高度像素；第二步：针对原始图像I0中每个像素点的R、G、B三个通道值，通过(1)式求该像素点的加权值GRAY，并将加权值GRAY赋值给当前像素点，得到的灰度图像记为Ig，若I0为灰度图像，则Ig＝I0；GRAY＝0.3×R+0.59×G+0.11×B    (1)第三步：对Ig图像进行高斯高通滤波，过程如下：(a)先将图像按照MATLAB软件中的If＝fft2(Ig)语句进行二维离散傅立叶变换，If是图像Ig经过二维离散傅立叶变换后的图像命名，并通过语句Is＝fftshift(If)把频谱坐标原点由左上角移至中央，处理后频域图像大小仍为M×N；(b)通过(2)式计算滤波器函数，其中D(u,v)为点(u,v)距频率矩形原点的距离，频率矩形的原点在(M/2,N/2)处，即D(u,v)＝[(u‑M/2)2+(v‑N/2)2]1/2，截止频率D0是指定的非负数值，表示从频率矩形的原点测得的截至长度；(c)将求出来的H(u,v)按照公式(3)乘以一个提升系数，再加上一个偏移量以便使零频率不被滤波器滤除掉，得到h(u,v)；将求得的每一点的h(u,v)乘以Is图像上对应点的灰度值，得到Ih(u,v)，公式(4)中Is(u,v)表示Is上点(u,v)处的灰度值；h(u,v)＝1.5×H(u,v)+0.5    (3)Ih(u,v)＝h(u,v)×Is(u,v)    (4)(d)利用MATLAB软件中的语句：Iis＝ifftshift(Ih)，将频谱坐标原点移回左上角，得到图像Iis，并通过语句Iif＝ifft2(Iis)进行二维离散傅立叶反变换，得到图像Iif；第四步：对图像Iif进行灰度的立体建模，具体过程如下：(a)利用MATLAB软件中的语句：[X,Y]＝meshgrid(1:M,1:N)，对Iif图像生成与Iif大小相同的网格，其中[X,Y]为网格中与Iif图像对应点的x轴和y轴坐标；(b)利用MATLAB软件中的语句：contour3(X,Y,Z,n)，生成以网格为底，以网格内每个坐标点在Iif上的灰度值为高的三维图，其中X、Y为网格内某一点A的x轴和y轴坐标值，Z为A点在图像Iif上的灰度值，n为灰度值量化级数；对灰度值量化的解释：由于图像Iif的灰度值范围较大，为了提升运算速度，将灰度值范围均分为n等份，每一份内的灰度值取最小值，依此规则对灰度值进行n级量化处理；第五步：基于某一灰度值a截取三维图，得到截面Sa，利用公式(5)对截面Sa进行二值化处理，Tn为每个区域的阈值，在这里Tn＝a；第六步：将二值化后的截面命名为Saw，计算Saw内所有灰度值为1的像素点总个数na；第七步：基于灰度值b(b≠a)截取三维图，得到截面Sb，利用公式(5)对截面Sb进行二值化处理，此步骤中Tn＝b，求二值化后的截面Sbw的所有灰度值为1的像素点总个数nb；第八步：计算灰度值之差△G＝a‑b，并求出该△G的像素个数比值na/nb；第九步：比较灰度差值△G＝10的像素个数之比，若为0.5‑0.7区间内，则判别为水下航行体热尾流，若为0.75‑0.95区间内，则判别为水上航行体热尾流。