CN117788808B - 弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于计算机应用技术领域，涉及弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法，包括：根据弱小目标舰船检测图，获取网络检测后的检测框的像素坐标；根据检测框与方向框长度，以及灰度值分布特点确定舰船航行方向；确定两条开尔文尾迹像素点坐标，利用最小二乘法拟合直线，获取直线倾斜角,以检测框中点为中心旋转检测框，获得与航行方向一致的检测框；利用像素灰度值特征确定舰船准确位置，根据舰船大小与分辨率确定舰船标注框的大小，在检测图中标出与旋转框角度相同的矩形框，从而确定舰船准确位置；本发明能够输出舰船准确定位图片，完成对弱小移动舰船目标的舰船与尾迹分离，实现舰船的精确定位。
Description
技术领域
本发明涉及目标识别技术领域，具体涉及弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法。
背景技术
科技是第一生产力，当今世界的海洋竞争归根到底是海洋科技与人才的竞争。由于遥感设备具有探测范围广、所受干扰小、时效性强的特点，在军事和民事探测领域中有着广泛的应用，对其所探测到的弱小移动舰船目标的精准检测不仅是后续相关舰船研究的基础，同时也为海上专属经济区保护、海洋渔业监管和海上主权保护提供了信息保障，尤其在海战场环境下，对敌方舰船目标的精准检测影响着战争的成败。
在现有的目标弱小目标检测方法中，移动舰船目标往往呈现出目标占比小、特征信息弱、形状纹理不明显等特性，在检测中通常以尾迹的特征识别出目标，现有的方法中专注于提高弱小移动舰船目标的检测精度，以及提高检测框对舰船定位的精度，但未确定舰船实际航行方向，以及缺乏对舰船实际大小的考虑。
为此，本发明提供弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法，以解决背景技术中提出的问题。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法，根据弱小目标舰船检测图，获取网络检测后检测框的像素坐标，包括以下步骤：
步骤1、根据检测框与方向框长度，以及灰度值分布特点确定舰船航行方向；
步骤2、确定两条开尔文尾迹像素点坐标，利用最小二乘法拟合直线，获取直线倾斜角,以检测框中点为中心旋转检测框，获得与航行方向一致的检测框；
步骤3、利用像素灰度值特征确定舰船准确位置，根据舰船大小与分辨率确定舰船标注框的大小，在检测图中标出与旋转框角度相同的矩形框，从而确定舰船准确位置。
优选的，步骤1中确定舰船航行方向的具体步骤如下：
对获取图像中检测框左上和右下角像素坐标进行编号，左上角像素坐标为（x1,y1）右上角像素坐标为（x2,y2），判断x与y方向框长度；
若x方向框短，取y1+6所在行所有像素灰度值大小，判断灰度值个数大于140个数为a;若y方向框短，取y2-6所在行所有像素灰度值大小，判断灰度值大于140个数为b,再判断a与b的大小；
若a>=b，则确定x2方向为舰船航行方向，获取舰船前进方向；若a<b，则确定x1方向为舰船航行方向。
优选的，步骤2中旋转检测框的具体步骤如下：
获取y2-m所在每行像素点灰度值大于140的第一个点坐标为（x1_m,y1_m）与最后一个点的坐标记为(x2_m,y2_m)，m取值为非负整数；
利用最小二乘法对（x1_m,y1_m）各点与(x2_m,y2_m)进行各点拟合，获取拟合后直线的斜率和/>如下式（1）
(1)
获取拟合后的直线倾斜角为和/>，如下式（2）
(2)
根据开尔文尾迹得，舰船航行方向为两条直线的中线，则航行方向倾斜角为下式(3)：
(3)
根据开尔文尾迹得，舰船航行方向为两条直线的中线，则航行方向倾斜角为；
检测框以（（x1+x2）/2,(y1+y2)/2)为中心顺时针旋转角度，得到旋转后的矩形检测框。
优选的，步骤3中利用像素灰度值特征确定舰船准确位置的具体步骤如下：
获取y2-n所在行像素点的灰度值大于140的个数t，当第一个t>=3时记录n的值，并获取此行中灰度值第(t/2)个大于140的像素点坐标（（x_ship,y_ship），n取值为非负整数；
取此点为矩形框左下角，以数据集分辨率和目标舰船的长/>和宽/>确定所需框的大小，通过下式（4）得舰船标注框的大小；
(4)
当舰船航行方向为x2时，以（x_ship,y_ship）为矩形框下边框中点（当舰船航行方向为x1时，（x_ship,y_ship）为矩形框上边框中点；当舰船航行方向为y1时，（x_ship,y_ship）为矩形框左边框中点; 当舰船航行方向为y2时，（x_ship,y_ship）为矩形框右边框中点）, 点（x_ship,y_ship）所在边框为舰船标注框的宽边。
与现有技术相比，本发明提供的一种弱小移动舰船目标尾迹与舰船分离的方法所达到的有益效果如下：
本发明中获取网络检测后检测框的像素坐标，输入通过网络检测后的弱小移动舰船目标图片，经过本发明的处理，输出舰船准确定位图片，完成对弱小移动舰船目标的舰船与尾迹分离，实现舰船的精确定位；
本发明在检测框旋转中，通过获取移动舰船的开尔文尾迹上的像素坐标点，对坐标点进行拟合获取直线的倾斜角，从获取两条开尔文尾迹上的角平分线的倾斜角，角平分线的倾斜角即为舰船的航行角度，从而实现对舰船检测框的旋转，本发明利用舰船在运动是都会产生的开尔文尾迹，使得本发明的适用性更强。
本发明在根据舰船大小与分辨率确定舰船标注框的大小中，可结合根据舰船的实际大小和分辨率确定舰船在图片中具体大小，从而更精确确定舰船位置，实现舰船和尾迹的分离。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种弱小移动舰船目标尾迹与舰船分离的方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供的弱小移动舰船目标检测框旋转流程。
图3是本发明实施例1提供的本发明中舰船航向的规定方法。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图1所示，本实施例提供了弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法，根据弱小目标舰船检测图，获取网络检测后检测框的像素坐标，包括以下步骤：
步骤1、根据检测框与方向框长度，以及灰度值分布特点确定舰船航行方向；
其中确定舰船航行方向通过以下步骤得到：
对获取图像中检测框左上和右下角像素坐标进行编号，左上角像素坐标为（x1,y1）右上角像素坐标为（x2,y2），判断x与y方向框长度；
若x方向框短，取y1+6所在行所有像素灰度值大小，判断灰度值个数大于140个数为a;若y方向框短，取y2-6所在行所有像素灰度值大小，判断灰度值大于140个数为b,再判断a与b的大小；
若a>=b，则确定x2方向为舰船航行方向，获取舰船前进方向；若a<b，则确定x1方向为舰船航行方向。
步骤2、确定两条开尔文尾迹像素点坐标，利用最小二乘法拟合直线，获取直线倾斜角,以检测框中点为中心旋转检测框，获得与航行方向一致的检测框；
其中检测框旋转流程如图2所示，通过以下步骤得到：
以x2为航行方向为例，获取y2-m所在每行像素点灰度值大于140的第一个点坐标为（x1_m,y1_m）与最后一个点的坐标记为(x2_m,y2_m)，m取值为非负整数；
利用最小二乘法对（x1_m,y1_m）各点与(x2_m,y2_m)进行各点拟合，获取拟合后直线的斜率和/>如下式（1）
(1)
获取拟合后的直线倾斜角为和/>，如下式（2）
(2)
根据开尔文尾迹得，舰船航行方向为两条直线的中线，则航行方向倾斜角为下式(3)：
(3)
根据开尔文尾迹得，舰船航行方向为两条直线的中线，则航行方向倾斜角为；
检测框以（（x1+x2）/2,(y1+y2)/2)为中心顺时针旋转角度，得到旋转后的矩形检测框。
步骤3、利用像素灰度值特征确定舰船准确位置，根据舰船大小与分辨率确定舰船标注框的大小，在检测图中标出与旋转框角度相同的矩形框，从而确定舰船准确位置。
其中利用像素灰度值特征确定舰船准确位置通过以下步骤得到：
获取y2-n所在行像素点的灰度值大于140的个数t，当第一个t>=3时记录n的值，并获取此行中灰度值第（t/2）个大于140的像素点坐标（x_ship,y_ship），n取值为非负整数；
取此点为矩形框左下角，以数据集分辨率和目标舰船的长/>和宽/>确定所需框的大小，通过下式（4）得舰船标注框的大小；
(4)
如图3所示，当舰船航行方向为x2时，以（x_ship,y_ship）为矩形框下边框中点（当舰船航行方向为x1时，（x_ship,y_ship）为矩形框上边框中点；当舰船航行方向为y1时，（x_ship,y_ship）为矩形框左边框中点; 当舰船航行方向为y2时，（x_ship,y_ship）为矩形框右框中点）,点（x_ship,y_ship）所在边框为舰船标注框的宽边。根据矩形框的大小画与旋转检测框平行的红色框，得到舰船准确位置，从而实现舰船与尾迹的分离。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (1)
1.弱小目标移动舰船尾迹与舰船分离的定位检测方法，根据弱小目标舰船检测图，获取网络检测后检测框的像素坐标，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、根据检测框与方向框长度，以及灰度值分布特点确定舰船航行方向；
步骤1中确定舰船航行方向的具体步骤如下：
对获取图像中检测框左上和右下角像素坐标进行编号，左上角像素坐标为（x1,y1）右上角像素坐标为（x2,y2），判断x与y方向框长度；
若x方向框短，取y1+6所在行所有像素灰度值大小，判断灰度值个数大于140个数为a;若y方向框短，取y2-6所在行所有像素灰度值大小，判断灰度值大于140个数为b,再判断a与b的大小；
若a>=b，则确定x2方向为舰船航行方向，获取舰船前进方向；若a<b，则确定x1方向为舰船航行方向；
步骤2、确定两条开尔文尾迹像素点坐标，利用最小二乘法拟合直线，获取直线倾斜角,以检测框中点为中心旋转检测框，获得与航行方向一致的检测框；
步骤2中旋转检测框的具体步骤如下：
获取y2-m所在行每个像素点灰度值大于140的第一个点坐标为（x1_m,y1_m）与最后一个点的坐标记为(x2_m,y2_m)，m取值为非负整数；
利用最小二乘法对（x1_m,y1_m）各点与(x2_m,y2_m)进行各点拟合，获取拟合后直线的斜率和/>如下式（1）
(1)
获取拟合后的直线倾斜角为和/>，如下式（2）
(2)
根据开尔文尾迹得，舰船航行方向为两条直线的中线，则航行方向倾斜角为下式(3)：
(3)
根据开尔文尾迹得，舰船航行方向为两条直线的中线，则航行方向倾斜角为；
检测框以（（x1+x2）/2,(y1+y2)/2)为中心顺时针旋转角度，得到旋转后的矩形检测框；
步骤3、利用像素灰度值特征确定舰船准确位置，根据舰船大小与分辨率确定舰船标注框的大小，在检测图中标出与旋转框角度相同的矩形框，从而确定舰船准确位置；
步骤3中利用像素灰度值特征确定舰船准确位置的具体步骤如下：
获取y2-n所在行像素点的灰度值大于140的个数t，当第一个t>=3时记录n的值，并获取此行中灰度值第(t/2)个大于140的像素点坐标（x_ship,y_ship），n取值为非负整数；
取此点为矩形框左下角，以数据集分辨率和目标舰船的长/>和宽/>确定所需框的大小，通过下式（4）得舰船标注框的大小；
(4)
当舰船航行方向为x2时，以（x_ship,y_ship）为矩形框下边框中点，当舰船航行方向为x1时，（x_ship,y_ship）为矩形框上边框中点；当舰船航行方向为y1时，（x_ship,y_ship）为矩形框左边框中点; 当舰船航行方向为y2时，（x_ship,y_ship）为矩形框右框中点，点（x_ship,y_ship）所在边框为舰船标注框的宽边。
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