【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达影像与电子海图信息的岸线配准方法
本专利技术涉及地理信息
,尤其涉及一种基于雷达影像与电子海图信息的岸线配准方法。
技术介绍
在船舶现代化监管中,海事雷达是一种非常重要的监管手段。由于其工作环境复杂,岸线周围错综复杂的建筑物、行驶车辆、风浪、水面等往往会对海事雷达产生较大的干扰,出现杂波,有必要针对雷达图像进行处理,生成岸线的基本轮廓,进而为岸线识别,以及水上目标识别做好铺垫,以便降低雷达目标识别的错误率。此外,对雷达影像和电子海图的叠加显示,能够将电子海图的地理信息优势和雷达装备的实时探测能力结合在一起,从而更加准确地获悉周围水域的障碍物信息,大幅提高船舶的避碰能力。因此,通过图像处理技术,从雷达影像中提取出岸线数据,并与电子海图进行配准,实现雷达影像和电子海图的叠加显示,在保障水上交通安全方面具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷,提供一种基于雷达影像与电子海图信息的岸线配准方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于雷达影像与电子海图信息的岸线配准方法,包括以下步骤:1)对雷达影像进行处理,获取其中的河/海岸线,并转换为全局坐标系下的像素位置坐标;2)根据S57海图格式标准,从电子海图中提取代表河/海岸线的线条信息,并转换为大地坐标系下的经纬度坐标;3)通过灰色关联处理手段,针对雷达影像和电子海图所提取出来的岸线坐标进行关联匹配,比较不同位置及尺度下的数据关联度,在这两种不同来源的数据之间实现粗配准;4)通过ICP配准处理手段,针对雷达影像和电子海图所提取出来的岸线坐标进行精配准。 ...
【技术保护点】
一种基于雷达影像与电子海图信息的岸线配准方法,其特征在于,包括以下步骤:1)对雷达影像进行处理,获取其中的河/海岸线,并转换为全局坐标系下的像素位置坐标;2)根据S57海图格式标准,从电子海图中提取代表河/海岸线的线条信息,并转换为大地坐标系下的经纬度坐标;3)通过灰色关联处理手段,针对雷达影像和电子海图所提取出来的岸线坐标进行关联匹配,比较不同位置及尺度下的数据关联度,在这两种不同来源的数据之间实现粗配准;4)通过ICP配准处理手段,针对雷达影像和电子海图所提取出来的岸线坐标进行精配准。
【技术特征摘要】
1.一种基于雷达影像与电子海图信息的岸线配准方法,其特征在于,包括以下步骤:1)对雷达影像进行处理,提取其中的河/海岸线,并转换为全局坐标系下的像素位置坐标;所述步骤1)中基于雷达影像的河/海岸线信息提取方法,包括以下步骤:(1.1)对雷达影像进行灰度变换,将彩色图像转化为8位灰度图像;(1.2)对雷达影像进行连续帧间差分处理,提取雷达检测中的背景影像;定义第t帧雷达检测影像为:其中i、j代表第i行,第j列的像素点;则连续三帧雷达影像可以分别表示为:同时定义第t帧的背景图像为:(1.3)将这三帧连续视频图像分为两组,第t-1帧和第t帧为一组,第t帧及第t+1帧为另一组,分别对这两组视频的每一个象素点进行帧间差减,并将其绝对值保存在中,如公式(1)所示:(1.4)将中各像素的值分别与一个预先给定的阈值T0进行比较,如果某一点(i,j)上对应的的值均大于T0,则可以判断这一点在当前连续三帧图像中都是运动的;反之,该点即为背景图像中的一部分,如公式(2)所示,对前30秒的雷达检测影像反复进行背景提取处理,即可构建出完整的初始背景影像;(1.5)统计背景影像的灰度分布直方图,设定阈值T1,针对目标信息的灰度特性进行二值化;如公式(3)所示:(1.6)在得到二值化的背景图象后,利用区域生长法将灰度值为255的像素点按邻域连通性原则合成一个区域,对连通区域像素值大小的统计和排序,如果区域面积过小或者长宽比不符合岸线的一般特征,则认为是干扰信号而予以删除,最终选取出包含了岸线有效信息的连通区域;其中,连通区域的选取采用四领域法,即目标像素p及其周围的(x+1,y),(x,y-1),(x-1,y),(x,y+1)呈现联通状态则认为是同一连通域;(1.7)采用拉普拉斯算子对包含岸线有效信息的连通域进行边缘提取,获取可能的岸线边缘;拉普拉斯算子的定义如公式(4)、(5)所示:其中,Z5表示当前所处理的像素点的灰度值,Z1、Z2、Z3、Z4、Z6、Z7、Z8、Z9分别表示当前像素点的周边8个邻域像素点的灰度值;(1.8)对背景边缘图像采用Hough变换获取岸线的方向信息,Hough变换的极坐标定义为:xcosθ+ysinθ=ρ,通过对所有边缘像素点的极坐标(ρ,θ)进行统计,选取最大的θ作为岸线的方向角信息,并以其为依据确定Gabor变换的角度,代入Gabor小波中实现对岸线点的提取;二维Gabor小波变换以及傅里叶变换的定义如公式(6)、(7)、(8)所示:h(x,y)=g(x,y)exp(2πjWx)(7)其中,g(x,y)代表提供调制作用的高斯函数,σx和σy是Gabor在x、y两个坐标轴上的标准方差,这两个标准方差决定了滤波器作用区域;j是Gabor函数的虚数单位,满足j2=-1;W是复正弦函数在横轴上的频率值,可以将Gabor函数分解为实部和虚部两个分量;H(u,v)是Gabor函数h(x,y)的傅立叶变换,σu和σv是其在u、v两个方向上的标准方差;2)根据S57海图格式标准,从电子海图中提取代表河/海岸线的线条信息,并转换为大地坐标系下的经纬度坐标;3)通过灰色...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢磊,刘建坤,马枫,初秀民,曹臻,王树武,
申请(专利权)人:武汉理工大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。