一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法，包括步骤：获取n帧连续的卫星视频数据影像，并依次对每一帧影像进行预处理，得到预处理后的卫星视频数据影像；利用三帧差分法对预处理后的卫星视频数据影像的每一帧进行运动目标检测与识别，并记录每个运动目标的信息，得到最终目标集；利用天基目标的运动规律排除干扰目标，从所述最终目标集中筛选出天基目标；对筛选出的天基目标进行影像有效帧判定，删除饱和或受日地杂光干扰的无效帧；提取影像有效帧中的天基目标，输出目标切片、目标运动轨迹图以及目标相关参数。本发明专利技术有效填补了遥感行业内针对太空中的卫星进行自动识别方法的空白，可广泛应用于运动天基目标的自动识别应用之中。标的自动识别应用之中。标的自动识别应用之中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法


[0001]本专利技术涉及目标自动识别
，特别是涉及一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法。

技术介绍

[0002]由长光卫星技术有限公司自主研制的“吉林一号”系列视频卫星在具有米级空间分辨率的同时视频影像尺寸达到12K
×
5K，其特有的海量数据信息与高清视频质量使其在目标检测领域具有极其重要应用前景。但至今主流的检测对象多为飞机、舰船、车辆等，针对太空中的卫星目标进行识别的方法在市面上仍是空白，行业内尚无一种针对天基目标进行自动识别的方法。目前，中国已经有上百颗卫星在轨飞行，数量排名世界第二，仅次于美国。全球各国总共发射的卫星数量更是与日俱增。对于如此大数量的人造卫星，针对卫星的检测也是十分重要。因此，为了提升遥感视频应用和服务能力，并将海量遥感视频数据推广航空领域，能够针对太空中的卫星目标进行自动识别，急需设计一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法。本专利技术有效填补了遥感行业内针对太空中的天基目标进行自动识别的空白，可广泛应用于运动天基目标的自动识别应用之中。
[0004]为解决上述问题，本专利技术采取如下的技术方案：
[0005]一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：获取n帧连续的卫星视频数据影像，并依次对每一帧影像进行中值滤波、灰度化处理、二值化处理以及形态学开运算，得到预处理后的卫星视频数据影像，n≥4；
[0007]步骤2：利用三帧差分法对预处理后的卫星视频数据影像的每一帧进行运动目标检测与识别，并记录每个运动目标的信息，得到最终目标集；
[0008]步骤3：利用天基目标的运动规律排除干扰目标，从所述最终目标集中筛选出天基目标；
[0009]步骤4：对筛选出的天基目标进行影像有效帧判定，删除饱和或受日地杂光干扰的无效帧；
[0010]步骤5：提取影像有效帧中的天基目标，输出目标切片、目标运动轨迹图以及目标相关参数。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0012]本专利技术提供一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法，该方法利用三帧差分法实现针对卫星视频数据进行运动目标识别，并通过天基目标运动规律实现对运动目标的筛选，通过“饱和”和“是否受杂光干扰”两个指标进行影像有效性判定，删掉无效帧，提取有效帧中的目标，最终输出目标切片、目标运动轨迹图以及目标相关参数，实现针对卫星视
频数据的天基目标自动识别，有效填补了遥感行业内针对太空中的卫星进行自动识别方法的空白，可广泛应用于运动天基目标的自动识别应用之中。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法的流程图；
[0014]图2为本专利技术给出的目标切片与目标轨迹的一个实例示意图；
[0015]图3为本专利技术给出的目标切片与目标轨迹的另一个实例示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。
[0017]如图1所示，本专利技术提供一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法，该方法包括以下步骤：
[0018]步骤1：获取n帧连续的卫星视频数据影像，并依次对每一帧影像进行中值滤波、灰度化处理、二值化处理以及形态学开运算，最终得到预处理后的卫星视频数据影像，n≥4。
[0019]在本步骤中，首先获取n帧连续的卫星视频数据影像，分别为src0，src1…
src
n
，其中n≥4，依次对每一帧影像进行预处理，预处理包括中值滤波、灰度化处理、二值化处理以及形态学开运算，可选地，滤波窗口设置为9*9大小，二值化阈值设置为1，开运算中膨胀次数为3次，腐蚀次数为1次，最终得到预处理后的卫星视频数据影像，分别为dst0，dst1…
dst
n
。
[0020]步骤2：利用三帧差分法对预处理后的卫星视频数据影像的每一帧进行运动目标检测与识别，并记录每个运动目标的信息，得到最终目标集。
[0021]步骤2.1：对前三帧影像进行检测，并将检测结果存储至目标集L中，详细步骤如下：
[0022]步骤2.1.1、检测：对前三帧影像数据dst0，dst1，dst2进行三帧差分运算。首先计算dst0与dst1的帧间误差绝对值imgdelta1＝|dst0‑
dst1|以及dst1与dst2的帧间误差绝对值imgdelta2＝|dst1‑
dst2|；然后对imgdelta1和imgdelta2求交集，即可得到dst1上的所有运动目标；最后，给每个运动目标分配ID编码(ID＝1，2，3
…
)，检测并记录每个运动目标的图像信息和轮廓信息。
[0023]步骤2.1.2、存储：对每个运动目标建立信息集l
ID
，记录并存储该目标的目标编码、出现次数、每次出现时所在帧的序号、目标位置坐标(x，y)以及目标的形状信息(目标宽度w和长度h)。建立检测结果集M
i
，用于存储在dst
i
中检测到的所有运动目标的信息，m为在第i帧中检测到的运动目标总数，表示在dst
i
中检测到的第k个运动目标(1≤k≤m)。同时建立目标集L，用于存储至今为止找到的所有疑似天基目标，L＝{l1，l2，
…
l
ID
…
}。特别地，对于dst1，将在dst1中找到的每一个目标按顺序赋予ID编码，即此时ID＝k，并存入对应的l
ID
中。同时，所有l
ID
均存入目标集L中，以便后续的跟踪识别。
[0024]步骤2.2：完成对剩余帧的运动目标检测，并完成检测结果与跟踪结果的匹配关联，得到最终目标集FL＝{
…
，l
ID
，
…
}。具体步骤如下：
[0025]步骤2.2.1、检测：依次读取连续三帧影像dst
(i
‑
1)
，dst
i
，dst
(i+1)
(i＝2，
…
，n
‑
1)进行三帧差分运算，计算方法与步骤2.1.1相同，得到dst
i
的检测结果集M
i
。
[0026]步骤2.2.2、匹配关联：将目标集L与检测结果集进行匹配关联，具体方法为：首先，遍历M
i
和L，在L中找到与位置距离最近的目标其中表示在dst
j
(1≤j≤i
‑
1)中检测到的第p个运动目标；然后，将目标的坐标记为(x
’
，y
’
)，长宽记为h
’
和w
’<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取n帧连续的卫星视频数据影像，并依次对每一帧影像进行中值滤波、灰度化处理、二值化处理以及形态学开运算，得到预处理后的卫星视频数据影像，n≥4；步骤2：利用三帧差分法对预处理后的卫星视频数据影像的每一帧进行运动目标检测与识别，并记录每个运动目标的信息，得到最终目标集；步骤3：利用天基目标的运动规律排除干扰目标，从所述最终目标集中筛选出天基目标；步骤4：对筛选出的天基目标进行影像有效帧判定，删除饱和或受日地杂光干扰的无效帧；步骤5：提取影像有效帧中的天基目标，输出目标切片、目标运动轨迹图以及目标相关参数。2.根据权利要求1所述一种基于卫星视频数据的天基目标自动识别方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1：对前三帧影像进行检测，并将检测结果存储至目标集L中，详细步骤如下：步骤2.1.1、检测：对前三帧影像数据dst0，dst1，dst2进行三帧差分运算，首先计算dst0与dst1的帧间误差绝对值imgdelta1＝|dst0‑
dst1|以及dst1与dst2的帧间误差绝对值imgdelta2＝|dst1‑
dst2|；然后对imgdelta1和imgdelta2求交集，即可得到dst1上的所有运动目标；最后，给每个运动目标分配ID编码，检测并记录每个运动目标的图像信息和轮廓信息，其中ID＝1，2，3
…
；步骤2.1.2、存储：对每个运动目标建立信息集l
ID
，记录并存储该目标的目标编码、出现次数、每次出现时所在帧的序号、目标位置坐标(x，y)以及目标的形状信息；建立检测结果集M
i
，用于存储在dst
i
中检测到的所有运动目标的信息，m为在第i帧中检测到的运动目标总数，表示在dst
i
中检测到的第k个运动目标，1≤k≤m；同时建立目标集L，用于存储至今为止找到的所有疑似天基目标，L＝{l1，l2，
…
l
ID
…
}；对于dst1，将在dst1中找到的每一个目标按顺序赋予ID编码，即此时ID＝k，并存入对应的l
ID
中，同时，所有l
ID
均存入目标集L中，以便后续的跟踪识别；步骤2.2：完成对剩余帧的运动目标检测，并完成检测结果与跟踪结果的匹配关联，得到最终目标集FL＝{
…
，l
ID
，
…
}，具体步骤如下：步骤2.2.1、检测：依次读取连续三帧影像dst
(i
‑
1)
，dst
i
，dst
(i+1)

【专利技术属性】
技术研发人员：高放，张鹏，翟雨微，胡永利，李文涛，陆晴，安源，钟兴，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：