CN108366211A - 跟踪区域图像分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跟踪区域图像分析方法，所述方法包括使用直升机跟踪区域分析平台以基于直升机自适应辅助照明拍摄模式下拍摄的图像，分析跟踪价值最大的识别区域以作为目标跟踪区域。通过本发明，能够提高登山户外救援工作的效率。

Description

跟踪区域图像分析方法

技术领域

本发明涉及图像定位领域，尤其涉及一种跟踪区域图像分析方法。

背景技术

视觉是人类获取信息的主要方式之一。图像在人类工作和生活中充当着异常重要的角色。图像处理就是指从图像中提取信息的关键技术，在工业和生活等各个方面都有广泛的应用，如农业生产、石油勘探、生物医学等领域。图像像素生成(过分割)作为图像处理中的基本任务，为图像分析和理解提供了坚实的基础。在图像获取、压缩、传输阶段，由于环境、传输信道等多种因素的影响，图像会受到噪声的干扰，而使图像信息丢失，产生失真。对失真的图像进行处理，势必会影响图像处理的结果，降低提取信息的准确度，进而干扰据此做出的各种判断和决策。图像去噪即是要从含有噪声的图像信号中去除噪声干扰，从而恢复出图像真实信号，进而保证进一步图像处理与分析结果的准确性。因为噪声种类的多样性，目前去噪算法还存在一些问题。一方面，图像去噪算法通常都是针对某一种特殊的噪声模型提出的，而算法效果很大程度上取决于所处理噪声和算法所采用的噪声模型的匹配程度。绝大多数已经存在的去噪算法都是针对高斯噪声而设计，对其他噪声，如椒盐噪声，则去噪效果微乎其微。另一方面，针对单幅图像提出的去噪算法用于视频序列去噪时，是对每一帧图像依次分别进行处理，忽略了视频的时域特征。图像超像素是将具有相似属性的像素点聚集成一个区域，代替像素对图像进行表示，从而减少表示图像原子结构的数量级，进而降低后续图像处理算法的复杂度，为图像处理算法的实时性提供可能。由于图像本身种类繁多、内容复杂，目前超像素生成算法还存在一些问题和挑战。一方面,超像素的边界应该与图像边缘紧密贴合。而在需要考虑紧致性的情形下，由于边界贴合率与紧致性二者之间的相互制约关系，使得同时获得既能较好保持边界又具有高紧致性的超像素难度较大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种跟踪区域图像分析方法，一方面，通过对图像各像素点分量数据的统计，从而提供一个有参考价值的图像亮度的判断模式，以采取与图像亮度的相适应的图像处理模式，另一方面，能够基于各种预设登山物品轮廓从实时山体图像中识别出多个登山物品子图像，对所述多个登山物品子图像分别执行类型分析，以获得每一个登山物品子图像对应的物品类型，还能基于每一个登山物品子图像对应的物品类型确定每一个登山物品子图像对应的跟踪价值，并将实时山体图像划分成预设划分数量的多个识别区域，基于每一个识别区域内的各个登山物品子图像对应的各个跟踪价值确定对应识别区域的跟踪价值，并将跟踪价值最大的识别区域作为目标跟踪区域输出，从而有利地保障了救援工作的有序进行。

具体地，本发明至少具备以下几处重要发明点：

(1)基于像素点的亮度分量、饱和度分量以及色调分量的分布情况，进行图像各像素点分量数据的统计，从而提供一个有参考价值的图像亮度的判断模式；

(2)建立了基于辅助照明设备到点阵摄像机的距离以及现场图像统计结果的辅助照明强度控制机制，为点阵摄像机的拍摄提供更准确有效的辅助照明光；

(3)在获取到多个登山物品目标的基础上，基于每一个识别区域内的各个登山物品子图像对应的各个跟踪价值确定对应识别区域的跟踪价值，从而便于直升机缩小搜索范围，提高搜索效率。

根据本发明的一方面，提供了一种跟踪区域图像分析方法，所述方法包括使用直升机跟踪区域分析平台以基于直升机自适应辅助照明拍摄模式下拍摄的图像，分析跟踪价值最大的识别区域以作为目标跟踪区域，所述直升机跟踪区域分析平台包括：

点阵摄像机，设置在直升机上，用于对山体现状进行实时图像拍摄，以获得并输出实时山体图像；

像素值处理设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收无辅助光源下的实时山体图像，从所述实时山体图像中获取各个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量，还用于针对每一个像素点执行以下操作：计算色调分量和饱和度分量的算术平均值，获取所述算术平均值的平方数；

颜色数据分析设备，与所述像素值处理设备连接，用于接收各个像素点的平方数以及接收各个像素点的亮度分量，计算各个像素点的亮度分量的平方值，将各个像素点的亮度分量的平方值相加以获得亮度比较数值，将各个像素点的平方数相加以获得色度比较数值，并将所述亮度比较数值减去所述色度比较数值以获得当前比较参考值，还用于在所述当前比较参考值的绝对值大于等于预设绝对值阈值且所述当前比较参考值为正数时，发出充足亮度信号，以及在所述当前比较参考值的绝对值小于预设绝对值阈值或所述当前比较参考值为负数或零时，发出不足亮度信号；

辅助照明设备，分别与所述点阵摄像机和所述颜色数据分析设备连接，用于接收所述当前比较参考值，所述辅助照明设备包括辅助光源和照明控制开关，所述照明控制开关与所述辅助光源连接，用于在接收到所述充足亮度信号时，关闭所述辅助光源以停止所述点阵摄像机的辅助照明，还用于在接收到所述不足亮度信号时，打开所述辅助光源以为所述点阵摄像机提供辅助照明；

登山物品识别设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收所述辅助照明设备辅助照明下的点阵摄像机输出的实时山体图像，还基于各种预设登山物品轮廓从所述实时山体图像中识别出多个登山物品子图像；

物品分析设备，设置在直升机上，与所述登山物品识别设备连接，用于接收多个登山物品子图像和实时山体图像，并对所述多个登山物品子图像分别执行类型分析，以获得每一个登山物品子图像对应的物品类型；

目标区域解析设备，设置在直升机上，与所述物品分析设备连接，用于基于每一个登山物品子图像对应的物品类型确定每一个登山物品子图像对应的跟踪价值，并将所述实时山体图像划分成预设划分数量的多个识别区域，基于每一个识别区域内的各个登山物品子图像对应的各个跟踪价值确定对应识别区域的跟踪价值，并将跟踪价值最大的识别区域作为目标跟踪区域输出。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的直升机跟踪区域分析平台的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。

无论如何，山地救援随着登山户外运动的发展已是摆在我们面前的课题，从发展状况和规律，救援工作是我们不可回避、又是不得不加以重视的工作。

然而，目前登山户外救援工作存在着很大的困难，无论是硬件还是软件，都存在着很大的差距，登山户外救援体系的建设已经势在必行。登山户外运动事故具有社会认知度低、社会影响力大的特点，各个国家虽然从法制法规上给予了登山户外一定程度的保障，有力地推动这个项目的规范发展，但救援工作仍是一个薄弱环节，是未来登山户外发展中重点工作之一。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种跟踪区域图像分析方法，所述方法包括使用直升机跟踪区域分析平台以基于直升机自适应辅助照明拍摄模式下拍摄的图像，分析跟踪价值最大的识别区域以作为目标跟踪区域，所述直升机跟踪区域分析平台为上述技术问题的解决提供了针对性的技术方案。

图1为根据本发明实施方案示出的直升机跟踪区域分析平台的结构方框图，所述平台包括：

支架结构3，设置在直升机上，由两块连接平板和三个固定件组成；

连接件结构2，一端与支架结构3连接，另一端与点阵摄像机1连接；

点阵摄像机1，用于对山体现状进行实时图像拍摄，以获得并输出实时山体图像；

像素值处理设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收无辅助光源下的实时山体图像，从所述实时山体图像中获取各个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量，还用于针对每一个像素点执行以下操作：计算色调分量和饱和度分量的算术平均值，获取所述算术平均值的平方数；

颜色数据分析设备，与所述像素值处理设备连接，用于接收各个像素点的平方数以及接收各个像素点的亮度分量，计算各个像素点的亮度分量的平方值，将各个像素点的亮度分量的平方值相加以获得亮度比较数值，将各个像素点的平方数相加以获得色度比较数值，并将所述亮度比较数值减去所述色度比较数值以获得当前比较参考值，还用于在所述当前比较参考值的绝对值大于等于预设绝对值阈值且所述当前比较参考值为正数时，发出充足亮度信号，以及在所述当前比较参考值的绝对值小于预设绝对值阈值或所述当前比较参考值为负数或零时，发出不足亮度信号；

辅助照明设备，分别与所述点阵摄像机和所述颜色数据分析设备连接，用于接收所述当前比较参考值，所述辅助照明设备包括辅助光源和照明控制开关，所述照明控制开关与所述辅助光源连接，用于在接收到所述充足亮度信号时，关闭所述辅助光源以停止所述点阵摄像机的辅助照明，还用于在接收到所述不足亮度信号时，打开所述辅助光源以为所述点阵摄像机提供辅助照明；

登山物品识别设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收所述辅助照明设备辅助照明下的点阵摄像机输出的实时山体图像，还基于各种预设登山物品轮廓从所述实时山体图像中识别出多个登山物品子图像；

物品分析设备，设置在直升机上，与所述登山物品识别设备连接，用于接收多个登山物品子图像和实时山体图像，并对所述多个登山物品子图像分别执行类型分析，以获得每一个登山物品子图像对应的物品类型；

目标区域解析设备，设置在直升机上，与所述物品分析设备连接，用于基于每一个登山物品子图像对应的物品类型确定每一个登山物品子图像对应的跟踪价值，并将所述实时山体图像划分成预设划分数量的多个识别区域，基于每一个识别区域内的各个登山物品子图像对应的各个跟踪价值确定对应识别区域的跟踪价值，并将跟踪价值最大的识别区域作为目标跟踪区域输出；

飞行参数调整设备，设置在直升机上，与所述目标区域解析设备连接，用于基于所述目标跟踪区域在所述实时山体图像中的相对位置调整直升机的飞行参数，以便于直升机飞赴实际环境中所述目标跟踪区域对应的实体位置。

接着，继续对本发明的直升机跟踪区域分析平台的具体结构进行进一步的说明。

在所述直升机跟踪区域分析平台中：

基于所述设备距离和所述当前比较参考值调整提供的辅助照明的强度包括：所述设备距离越远，提供的辅助照明的强度越高。

在所述直升机跟踪区域分析平台中：

基于所述设备距离和所述当前比较参考值调整提供的辅助照明的强度包括：所述当前比较参考值越大，提供的辅助照明的强度越低。

在所述直升机跟踪区域分析平台中还可以包括：

FLASH存储芯片，与所述颜色数据分析设备连接；

其中，所述FLASH存储芯片用于预先存储所述预设绝对值阈值。

在所述直升机跟踪区域分析平台中：

所述FLASH存储芯片还用于预先存储设备距离；

其中，所述设备距离为所述辅助照明设备到所述点阵摄像机的距离。

在所述直升机跟踪区域分析平台中：

所述辅助照明设备还与所述FLASH存储芯片连接，用于接收所述设备距离。

以及，在所述直升机跟踪区域分析平台中：

所述辅助照明设备打开所述辅助光源以为所述点阵摄像机提供辅助照明包括：基于所述设备距离和所述当前比较参考值调整提供的辅助照明的强度。

另外，所述直升机跟踪区域分析平台还包括时分双工通信接口，与所述目标区域解析设备，用于接收所述目标跟踪区域。

时分双工是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收和传送信道。移动通信目前正向第三代发展，中国于1997年6月提交了第三代移动通信标准草案(TD-SCDMA)，其TDD模式及智能天线新技术等特色受到高度评价并成三个主要候选标准之一。在第一代和第二代移动通信系统中FDD模式一统天下，TDD模式没有引起重视。但由于新业务的需要和新技术的发展，以及TDD模式的许多优势，TDD模式将日益受到重视。

时分双工的工作原理如下：TDD是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道(或上下行链路)。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收与传送信道；而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传送信道。

采用不同双工模式的移动通信系统特点与通信效益是不同的。TDD模式的移动通信系统中上下行信道用同样的频率，因而具有上下行信道的互惠性，这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。

在TDD模式中，上行链路和下行链路中信息的传输可以在同一载波频率上进行，即上行链路中信息的传输和下行链路中信息的传输是在同一载波上通过时分实现的。

采用本发明的直升机跟踪区域分析平台，针对现有技术中户外救援范围过大、搜索效率偏低的技术问题，通过进行图像各像素点分量数据的统计，准确获取图像整体亮度，便于建立基于辅助照明设备到点阵摄像机的距离以及现场图像统计结果的辅助照明强度控制机制，为点阵摄像机的拍摄提供更准确有效的辅助照明光，从而进一步提高了目标跟踪区域的识别精度。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种跟踪区域图像分析方法，所述方法包括使用直升机跟踪区域分析平台以基于直升机自适应辅助照明拍摄模式下拍摄的图像，分析跟踪价值最大的识别区域以作为目标跟踪区域，所述直升机跟踪区域分析平台包括。

点阵摄像机，设置在直升机上，用于对山体现状进行实时图像拍摄，以获得并输出实时山体图像；

像素值处理设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收无辅助光源下的实时山体图像，从所述实时山体图像中获取各个像素点的色调分量、亮度分量和饱和度分量，还用于针对每一个像素点执行以下操作：计算色调分量和饱和度分量的算术平均值，获取所述算术平均值的平方数；

颜色数据分析设备，与所述像素值处理设备连接，用于接收各个像素点的平方数以及接收各个像素点的亮度分量，计算各个像素点的亮度分量的平方值，将各个像素点的亮度分量的平方值相加以获得亮度比较数值，将各个像素点的平方数相加以获得色度比较数值，并将所述亮度比较数值减去所述色度比较数值以获得当前比较参考值，还用于在所述当前比较参考值的绝对值大于等于预设绝对值阈值且所述当前比较参考值为正数时，发出充足亮度信号，以及在所述当前比较参考值的绝对值小于预设绝对值阈值或所述当前比较参考值为负数或零时，发出不足亮度信号；

辅助照明设备，分别与所述点阵摄像机和所述颜色数据分析设备连接，用于接收所述当前比较参考值，所述辅助照明设备包括辅助光源和照明控制开关，所述照明控制开关与所述辅助光源连接，用于在接收到所述充足亮度信号时，关闭所述辅助光源以停止所述点阵摄像机的辅助照明，还用于在接收到所述不足亮度信号时，打开所述辅助光源以为所述点阵摄像机提供辅助照明；

登山物品识别设备，与所述点阵摄像机连接，用于接收所述辅助照明设备辅助照明下的点阵摄像机输出的实时山体图像，还基于各种预设登山物品轮廓从所述实时山体图像中识别出多个登山物品子图像；

物品分析设备，设置在直升机上，与所述登山物品识别设备连接，用于接收多个登山物品子图像和实时山体图像，并对所述多个登山物品子图像分别执行类型分析，以获得每一个登山物品子图像对应的物品类型；

目标区域解析设备，设置在直升机上，与所述物品分析设备连接，用于基于每一个登山物品子图像对应的物品类型确定每一个登山物品子图像对应的跟踪价值，并将所述实时山体图像划分成预设划分数量的多个识别区域，基于每一个识别区域内的各个登山物品子图像对应的各个跟踪价值确定对应识别区域的跟踪价值，并将跟踪价值最大的识别区域作为目标跟踪区域输出；

飞行参数调整设备，设置在直升机上，与所述目标区域解析设备连接，用于基于所述目标跟踪区域在所述实时山体图像中的相对位置调整直升机的飞行参数，以便于直升机飞赴实际环境中所述目标跟踪区域对应的实体位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

基于所述设备距离和所述当前比较参考值调整提供的辅助照明的强度包括：所述设备距离越远，提供的辅助照明的强度越高。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

基于所述设备距离和所述当前比较参考值调整提供的辅助照明的强度包括：所述当前比较参考值越大，提供的辅助照明的强度越低。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

FLASH存储芯片，与所述颜色数据分析设备连接；

其中，所述FLASH存储芯片用于预先存储所述预设绝对值阈值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述FLASH存储芯片还用于预先存储设备距离；

其中，所述设备距离为所述辅助照明设备到所述点阵摄像机的距离。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述辅助照明设备还与所述FLASH存储芯片连接，用于接收所述设备距离。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述辅助照明设备打开所述辅助光源以为所述点阵摄像机提供辅助照明包括：基于所述设备距离和所述当前比较参考值调整提供的辅助照明的强度。