一種基于距離搜索的艦船目標(biāo)自組織聚類方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種艦船目標(biāo)聚類方法，特別是一種基于距離搜索的艦船目標(biāo)自組織 聚類方法，屬于航天遙感領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國(guó)海上安全利益迅速增長(zhǎng)情況下，光學(xué)遙感衛(wèi)星能夠?qū)Φ厍虼蠓秶鷧^(qū)域進(jìn)行 觀測(cè)，能準(zhǔn)確感知并獲取海洋信息，及時(shí)提供決策支持，有助于快速解決海洋突發(fā)事件。通 過遙感衛(wèi)星對(duì)海上艦船目標(biāo)進(jìn)行在軌檢測(cè)與識(shí)別，能快速獲得艦船目標(biāo)的位置、類型等信 息，可滿足用戶對(duì)海洋目標(biāo)監(jiān)視的應(yīng)用需求。
[0003] 在星上艦船目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)或方法中，通常對(duì)衛(wèi)星獲取的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行預(yù)檢 測(cè)，但是由于閾值分割的不完整，可能會(huì)造成艦船目標(biāo)船體部分產(chǎn)生少量孔洞或者裂縫，即 形成一個(gè)艦船目標(biāo)由多個(gè)鄰近連通域組成的情形。這樣情況下在對(duì)連通域進(jìn)行標(biāo)記后，會(huì) 將一個(gè)目標(biāo)誤標(biāo)記為多個(gè)目標(biāo)，直接導(dǎo)致后續(xù)艦船目標(biāo)特征鑒別的失敗。為了避免對(duì)后續(xù) 特征鑒別等檢測(cè)過程帶來影響，需要利用形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)閾值分割后的二值圖像進(jìn)行補(bǔ) 充和連接處理，以保證艦船目標(biāo)區(qū)域是一個(gè)完整的連通域，便于下一步對(duì)艦船目標(biāo)的特征 鑒別。然而，由于形態(tài)學(xué)處理對(duì)原始分割后的區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行了膨脹運(yùn)算，改變了目標(biāo)外形特 征，影響了后續(xù)艦船形狀特征的鑒別處理，降低了檢測(cè)性能。此外，由于形態(tài)學(xué)處理算法往 往較為復(fù)雜，當(dāng)艦船目標(biāo)較多時(shí)會(huì)造成算法時(shí)間復(fù)雜度增加，不利于硬件實(shí)時(shí)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決了艦船目標(biāo)由多個(gè)非連通 區(qū)域組成的情況下無法完整標(biāo)記、形態(tài)學(xué)處理方法處理后造成目標(biāo)形狀特征發(fā)生變化的問 題，提供了 一種基于距離搜索的艦船目標(biāo)自組織聚類方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于距離搜索的艦船目標(biāo)自組織聚類方法，包括 如下步驟：
[0006] (1)使用鄰域區(qū)域增長(zhǎng)法對(duì)艦船目標(biāo)預(yù)檢測(cè)后的大小為MXN的二值圖像I進(jìn)行連 通域標(biāo)記，得到連通域標(biāo)記圖B
[0007] B=BiUB2, . .UBl
[0008] 其中，L為進(jìn)行連通域標(biāo)記后連通域的個(gè)數(shù)，孕V/V./，/二1,2...L， ./ = 1,2...L，Bk為各個(gè)單連通域，k= 1，2. . .L;
[0009] (2)計(jì)算各個(gè)單連通域氏的形心坐標(biāo)并作為當(dāng)前單連通域的中心點(diǎn)為
[0011] 其中，Xlj表示二值圖像I中第i行第j列像素的橫坐標(biāo)，yij表示二值圖像I中第i行第j列像素的縱坐標(biāo)，Numk表示單連通域B沖的像素個(gè)數(shù)，Bk表示單連通域B 的所有像素，k= 1，2. . .L;
[0012] (3)計(jì)算得到各個(gè)單連通域氏中心點(diǎn)間的距離為
[0014] 其中，l<m，n<L;
[0015] (4)將cL作為距離搜索矩陣D第m行第η列的元素，構(gòu)造大小為L(zhǎng)XL的距離搜 索矩陣D，并從外部獲取設(shè)定閾值T;
[0016] (5)從第m行開始對(duì)距離搜索矩陣D進(jìn)行行搜索，如果cL〈T，則將單連通域心歸 為類m并繼續(xù)搜索當(dāng)前行下一個(gè)元素，如果cL多T，則繼續(xù)搜索當(dāng)前行下一個(gè)元素，遍歷第 m行中所有元素，得到類m中列號(hào)η的最大值，并記為nmax，令m=nmax+l;其中，m的初值為 1 ;
[0017] (6)重復(fù)步驟（5)直至距離矩陣D搜索完畢，將屬于同一類的連通域進(jìn)行合并，得 到艦船目標(biāo)自組織聚類后新的艦船目標(biāo)連通域。
[0018] 所述的閾值T的取值范圍為100/R〈T〈400/R，R為圖像分辨率。
[0019] 所述的鄰域區(qū)域增長(zhǎng)法為8-鄰域區(qū)域增長(zhǎng)法.
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0021] (1)本發(fā)明方法通過對(duì)艦船目標(biāo)預(yù)檢測(cè)后得到的二值圖像中的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行聚 類，實(shí)現(xiàn)了艦船目標(biāo)的準(zhǔn)確標(biāo)記，解決了目標(biāo)由多個(gè)非連通區(qū)域組成的情況下現(xiàn)有技術(shù)無 法完整標(biāo)記的問題；
[0022] (2)本發(fā)明方法依據(jù)艦船安全距離這一先驗(yàn)知識(shí)，構(gòu)造了距離搜索矩陣，實(shí)現(xiàn)了艦 船目標(biāo)的自組織聚類，解決了現(xiàn)有聚類方法無法實(shí)現(xiàn)未知艦船數(shù)目情況下艦船目標(biāo)的聚類 問題；
[0023] (3)本發(fā)明方法通過搜索距離矩陣，并以一定的判定準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)矩陣元素的分類，從 而完成艦船目標(biāo)區(qū)域多個(gè)相鄰連通域的合并，避免了以往采用形態(tài)學(xué)處理方法處理后造成 目標(biāo)形狀特征發(fā)生變化的問題，有效提高了后續(xù)艦船特征鑒別準(zhǔn)確度；
[0024] (4)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，核心處理過程只需通過簡(jiǎn)單的按行（或列）搜索和判斷便可 實(shí)現(xiàn)，解決了以往方法在艦船目標(biāo)較多時(shí)算法時(shí)間復(fù)雜度高的問題，更有利于硬件實(shí)時(shí)處 理。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明方法中艦船目標(biāo)分割結(jié)果示例；
[0026] 圖2為本發(fā)明方法中艦船目標(biāo)聚類模型；
[0027] 圖3為本發(fā)明一種基于距離搜索的艦船目標(biāo)自組織聚類方法原理流程圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明方法中距離搜索矩陣示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 在星上艦船目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)或方法中，通常對(duì)衛(wèi)星獲取的目標(biāo)區(qū)域圖像進(jìn)行預(yù)檢 測(cè)，但是由于閾值分割的不完整，可能會(huì)造成艦船目標(biāo)船體部分產(chǎn)生少量孔洞或者裂縫，即 形成一個(gè)艦船目標(biāo)由多個(gè)鄰近連通域組成的情形。這樣情況下在對(duì)連通域進(jìn)行標(biāo)記后，會(huì) 將一個(gè)目標(biāo)誤標(biāo)記為多個(gè)目標(biāo)，直接導(dǎo)致后續(xù)艦船目標(biāo)特征鑒別的失敗。為了避免對(duì)后續(xù) 特征鑒別等檢測(cè)過程帶來影響，需要利用形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)閾值分割后的二值圖像進(jìn)行補(bǔ) 充和連接處理，以保證艦船目標(biāo)區(qū)域是一個(gè)完整的連通域，便于下一步對(duì)艦船目標(biāo)的特征 鑒別。然而，由于形態(tài)學(xué)處理對(duì)原始分割后的區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行了膨脹運(yùn)算，改變了目標(biāo)外形特 征，影響了后續(xù)艦船形狀特征的鑒別處理，降低了檢測(cè)性能。此外，由于形態(tài)學(xué)處理算法往 往較為復(fù)雜，當(dāng)艦船目標(biāo)較多時(shí)會(huì)造成算法時(shí)間復(fù)雜度增加，不利于硬件實(shí)時(shí)處理
[0030] 在艦船目標(biāo)檢測(cè)中，現(xiàn)有的星上艦船目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)或方法在對(duì)艦船目標(biāo)進(jìn)行預(yù)檢 測(cè)后，如圖1所示通常由于閾值分割的不完整，會(huì)造成艦船目標(biāo)船體部分產(chǎn)生少量孔洞或 者裂縫，即形成一個(gè)艦船目標(biāo)由多個(gè)鄰近連通域組成的情形。這樣在對(duì)連通域進(jìn)行標(biāo)記后， 會(huì)將一個(gè)目標(biāo)誤標(biāo)記為多個(gè)目標(biāo)，直接導(dǎo)致后續(xù)艦船幾