本發(fā)明涉及一種基于高分辨率紅外仿真圖像的艦船識(shí)別方法及系統(tǒng)，屬于圖像處理。

背景技術(shù)：

1、海面上的艦船識(shí)別可以幫助海事管理機(jī)構(gòu)快速定位遇險(xiǎn)船只，還能夠幫助海事管理機(jī)構(gòu)更有效地監(jiān)管海上交通，預(yù)防和應(yīng)對(duì)海上事故，保障航行安全。紅外檢測(cè)技術(shù)依靠物體與環(huán)境的溫度差異進(jìn)行熱成像，在弱光或無光等環(huán)境條件下也具有一定的成像能力，廣泛用于海面的艦船識(shí)別。為了更好地進(jìn)行海上交通監(jiān)管，需要準(zhǔn)確地對(duì)不同海面區(qū)域的紅外圖像進(jìn)行艦船識(shí)別，合理排布和確認(rèn)船只的位置。一般采用深度學(xué)習(xí)的方法識(shí)別圖像中船只的位置。

2、但是，基于深度學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的準(zhǔn)確性受到訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集的影響較大。紅外圖像本身的邊緣特征模糊的特征易導(dǎo)致生成的紅外圖像特征不清晰，不利于深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練，影響對(duì)紅外圖像進(jìn)行艦船識(shí)別的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供基于高分辨率紅外仿真圖像的艦船識(shí)別方法及系統(tǒng)，以解決紅外圖像邊緣特征模糊導(dǎo)致仿真圖像特征不清晰，使艦船識(shí)別不準(zhǔn)確的問題，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明一種基于高分辨率紅外仿真圖像的艦船識(shí)別方法，該方法包括以下步驟：

3、采集用于艦船識(shí)別的多張海上紅外圖像并對(duì)每張海上紅外圖像分別進(jìn)行分析；

4、對(duì)海上紅外圖像邊緣檢測(cè)，獲取強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)和弱邊緣像素點(diǎn)，對(duì)海上紅外圖像進(jìn)行超分辨率重建，獲取重建海上紅外圖像，將重建海上紅外圖像中任一像素點(diǎn)記為目標(biāo)像素點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)像素點(diǎn)在海上紅外圖像中對(duì)應(yīng)位置像素點(diǎn)的鄰近范圍內(nèi)像素點(diǎn)的灰度值分布、位置分布，以及強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的位置分布，獲取目標(biāo)像素點(diǎn)的海面溫差置信度，根據(jù)重建海上紅外圖像中像素點(diǎn)的海面溫差置信度，劃分待劃分像素點(diǎn)和可疑艦船像素點(diǎn)；

5、根據(jù)目標(biāo)像素點(diǎn)在海上紅外圖像中對(duì)應(yīng)位置像素點(diǎn)的鄰近范圍內(nèi)所有弱邊緣像素點(diǎn)和強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的位置分布，確定目標(biāo)像素點(diǎn)的海面置信度，根據(jù)海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的海面置信度將待劃分像素點(diǎn)劃分為海面像素點(diǎn)和艦船像素點(diǎn)；

6、對(duì)重建海上紅外圖像進(jìn)行超分辨率重建，獲取海上紅外圖像對(duì)應(yīng)的高分辨率海上紅外圖像，根據(jù)所有高分辨率海上紅外圖像識(shí)別艦船。

7、進(jìn)一步，所述根據(jù)重建海上紅外圖像中像素點(diǎn)的灰度值分布、位置分布，以及強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的位置分布，獲取目標(biāo)像素點(diǎn)的海面溫差置信度，包括的具體方法為：

8、按照目標(biāo)像素點(diǎn)在重建海上紅外圖像中的坐標(biāo)，將目標(biāo)像素點(diǎn)映射到海上紅外圖像中，獲取原始目標(biāo)像素點(diǎn)；

9、根據(jù)原始目標(biāo)像素點(diǎn)的近鄰像素點(diǎn)的灰度值、原始目標(biāo)像素點(diǎn)的近鄰像素點(diǎn)中強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的數(shù)量，以及原始目標(biāo)像素點(diǎn)與近鄰像素點(diǎn)的位置分布，獲取原始目標(biāo)像素點(diǎn)在重建海上紅外圖像中對(duì)應(yīng)的目標(biāo)像素點(diǎn)的海面溫差置信度。

10、進(jìn)一步，所述目標(biāo)像素點(diǎn)的海面溫差置信度，獲取的具體方法為：

11、將海上紅外圖像中與原始目標(biāo)像素點(diǎn)之間歐氏距離最近的第二預(yù)設(shè)閾值個(gè)像素點(diǎn)，記為原始目標(biāo)像素點(diǎn)的近鄰像素點(diǎn)；

12、將原始目標(biāo)像素點(diǎn)的所有近鄰像素點(diǎn)的灰度值的最大值、原始目標(biāo)像素點(diǎn)的所有近鄰像素點(diǎn)中強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的數(shù)量、原始目標(biāo)像素點(diǎn)與所有近鄰像素點(diǎn)之間的距離的平均值與預(yù)設(shè)的第一常數(shù)的累加和，記為原始目標(biāo)像素點(diǎn)的第一累加和；將原始目標(biāo)像素點(diǎn)的第一累加和的倒數(shù)，記為原始目標(biāo)像素點(diǎn)在重建海上紅外圖像中對(duì)應(yīng)的目標(biāo)像素點(diǎn)的海面溫差置信度。

13、進(jìn)一步，所述劃分待劃分像素點(diǎn)和可疑艦船像素點(diǎn)的具體方法為：

14、對(duì)重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的海面溫差置信度使用大津閾值算法進(jìn)行處理，獲取第一劃分閾值；

15、將重建海上紅外圖像中海面溫差置信度大于第一劃分閾值的像素點(diǎn)記為待劃分像素點(diǎn)，將重建海上紅外圖像中海面溫差置信度小于等于第一劃分閾值的像素點(diǎn)記為可疑艦船像素點(diǎn)。

16、進(jìn)一步，所述目標(biāo)像素點(diǎn)的海面置信度，獲取的具體方法為：

17、將原始目標(biāo)像素點(diǎn)作為中心像素點(diǎn)，建立邊長為第一預(yù)設(shè)閾值的局部窗口，將原始目標(biāo)像素點(diǎn)的局部窗口內(nèi)所有強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)與原始目標(biāo)像素點(diǎn)之間的歐氏距離的累加和，記為原始目標(biāo)像素點(diǎn)的第二累加和；

18、將原始目標(biāo)像素點(diǎn)的近鄰像素點(diǎn)中弱邊緣像素點(diǎn)的數(shù)量、弱邊緣像素點(diǎn)的局部密度的均值、原始目標(biāo)像素點(diǎn)的局部窗口內(nèi)包含的強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的數(shù)量與預(yù)設(shè)的第一常數(shù)的累加和，記為原始目標(biāo)像素點(diǎn)的第三累加和；

19、將原始目標(biāo)像素點(diǎn)的第二累加和與第三累加和的比值，記為原始目標(biāo)像素點(diǎn)在重建海上紅外圖像中對(duì)應(yīng)的目標(biāo)像素點(diǎn)的海面置信度。

20、進(jìn)一步，所述根據(jù)海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的海面置信度將待劃分像素點(diǎn)劃分為海面像素點(diǎn)和艦船像素點(diǎn)，包括的具體方法為：

21、對(duì)重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的海面置信度使用大津閾值算法進(jìn)行處理，獲取第二劃分閾值；

22、將重建海上紅外圖像中海面置信度大于第二劃分閾值的像素點(diǎn)記為海面像素點(diǎn)，將重建海上紅外圖像中海面置信度小于等于第二劃分閾值的像素點(diǎn)記為艦船像素點(diǎn)。

23、進(jìn)一步，所述對(duì)重建海上紅外圖像進(jìn)行超分辨率重建，獲取海上紅外圖像對(duì)應(yīng)的高分辨率海上紅外圖像，包括的具體方法為：

24、將重建海上紅外圖像中海面像素點(diǎn)的坐標(biāo)位置和海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的灰度值作為雙線性插值法的輸入，獲取重建海上紅外圖像中每一個(gè)海面像素點(diǎn)的插值像素值；將重建海上紅外圖像中可疑艦船像素點(diǎn)和艦船像素點(diǎn)的坐標(biāo)位置和海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的灰度值作為雙三次插值法的輸入，獲取重建海上紅外圖像中每一個(gè)可疑艦船像素點(diǎn)和每一個(gè)艦船像素點(diǎn)的插值像素值；

25、對(duì)重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的插值像素值進(jìn)行調(diào)整，獲取所有像素點(diǎn)的調(diào)整像素值，將重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的調(diào)整像素值作為像素點(diǎn)的像素值，獲取高分辨率海上紅外圖像。

26、進(jìn)一步，所述對(duì)重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的插值像素值進(jìn)行調(diào)整，獲取所有像素點(diǎn)的調(diào)整像素值，包括的具體方法為：

27、對(duì)重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的插值像素值進(jìn)行取整，并將大于255的取整值賦值為255，將小于0的取整值賦值為0，獲取重建海上紅外圖像中所有像素點(diǎn)的調(diào)整像素值。

28、進(jìn)一步，所述根據(jù)所有高分辨率海上紅外圖像識(shí)別艦船，包括的具體方法為：

29、將所有高分辨率紅外圖像組成的數(shù)據(jù)集作為艦船識(shí)別模型的高質(zhì)量訓(xùn)練集，對(duì)ssd目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲取艦船識(shí)別模型；

30、將需要進(jìn)行艦船識(shí)別的海上紅外圖像對(duì)應(yīng)的高分辨率海上紅外圖像輸入訓(xùn)練完成的艦船識(shí)別模型，獲取高分辨率海上紅外圖像中每個(gè)像素的類別信息和位置信息，得到高分辨率海上紅外圖像中艦船的識(shí)別結(jié)果。

31、本發(fā)明還提供了基于高分辨率紅外仿真圖像的艦船識(shí)別系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述方法的步驟。

32、本發(fā)明的有益效果是：

33、本技術(shù)劃分出海上紅外圖像中溫度相對(duì)較高的位置，即強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)和弱邊緣像素點(diǎn)，然后，根據(jù)海面存在溫差，會(huì)導(dǎo)致部分海水位置相對(duì)溫度較高的特征，對(duì)海上紅外圖像經(jīng)過超分辨率重建獲取的重建海上紅外圖像中目標(biāo)像素點(diǎn)局部范圍內(nèi)溫度相對(duì)較高的特征進(jìn)行分析，獲取目標(biāo)像素點(diǎn)的海面溫差置信度并劃分待劃分像素點(diǎn)和可疑艦船像素點(diǎn)，待劃分像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)海面的溫度不均勻位置或者艦船，可疑艦船像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)海面艦船；進(jìn)一步的，對(duì)待劃分像素點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行劃分，將對(duì)應(yīng)海面的溫度不均勻位置和艦船位置的像素點(diǎn)劃分開，根據(jù)不同位置的海水存在溫度差異，不同溫度交界的位置溫差較小致使海面的溫度不均勻位置的待劃分像素點(diǎn)附近存在相對(duì)稀疏的弱邊緣像素點(diǎn)的特征，以及艦船位置的待劃分像素點(diǎn)附近存在較多較密集的弱邊緣像素點(diǎn)和強(qiáng)邊緣像素點(diǎn)的特征，確定目標(biāo)像素點(diǎn)的海面置信度并將待劃分像素點(diǎn)劃分為海面像素點(diǎn)和艦船像素點(diǎn)；最后，對(duì)重建海上紅外圖像進(jìn)行超分辨率重建，獲取海上紅外圖像對(duì)應(yīng)的高分辨率海上紅外圖像，根據(jù)所有高分辨率海上紅外圖像識(shí)別艦船，解決紅外圖像邊緣特征模糊導(dǎo)致仿真圖像特征不清晰，使艦船識(shí)別不準(zhǔn)確的問題。