本發(fā)明涉及計算機視覺和模式識別領(lǐng)域，具體涉及一種基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

遙感圖像的分辨率越來越高，數(shù)據(jù)量大、細節(jié)復雜，導致目標自動識別與監(jiān)測的算法復雜度高。未來的軍事戰(zhàn)爭或者災害應急處理等諸多條件下，需要在遙感平臺上實時地對某些特定區(qū)域的目標進行識別與監(jiān)測。但是遙感平臺上搭載的圖像處理系統(tǒng)(以下簡稱遙感平臺處理系統(tǒng))，不論是存儲空間，還是計算速度都很難滿足在線實時處理，一般都是發(fā)回地面站處理系統(tǒng)進行分析。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測方法及系統(tǒng)，大幅度提高了遙感圖像在線處理的效率，有效利用計算資源，實現(xiàn)了在遙感平臺處理系統(tǒng)中實時在線識別與監(jiān)測。

本發(fā)明的基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測方法，包括構(gòu)建矢量文件庫和實時在線監(jiān)測兩個部分；

構(gòu)建矢量文件庫：

步驟A1，利用遙感器對需要監(jiān)測的多個區(qū)域分別進行圖像拍攝，將所拍攝圖像傳送到地面站處理系統(tǒng)，構(gòu)建底圖圖像數(shù)據(jù)庫；

步驟A2，利用地面站處理系統(tǒng)對底圖圖像數(shù)據(jù)庫中的圖像進行矢量標注，畫出多個封閉的多邊形，并加上編號，生成矢量文件；

步驟A3，將矢量文件傳送到遙感平臺處理系統(tǒng)的存儲器中存儲，構(gòu)建矢量文件庫；

實時在線監(jiān)測：

步驟B1，利用遙感器拍攝特定區(qū)域的圖像，并輸入到遙感平臺處理系統(tǒng)；

步驟B2，在步驟A3構(gòu)建的矢量文件庫中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件；

步驟B3，將步驟B2所選取的矢量文件進行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)难谀の募?/p>

步驟B4，依據(jù)步驟B1中拍攝到的圖像和步驟B3生成的掩膜文件，對所述特定區(qū)域內(nèi)的目標進行識別與監(jiān)測。

優(yōu)選的，步驟A2中所述矢量文件包括各封閉多邊形頂點的地理坐標，及各封閉多邊形的編號。

優(yōu)選的，步驟B3中所述柵格化處理是將矢量文件轉(zhuǎn)換成柵格文件。

優(yōu)選的，步驟B3中柵格化時采用內(nèi)部點擴散算法或掃描線算法。

優(yōu)選的，步驟B3中所述掩膜文件為二值或多值掩膜文件。

優(yōu)選的，步驟B3中柵格化后的掩膜文件涉及的區(qū)域范圍若為步驟B1拍攝到的圖像范圍的一個子集時，則在線目標識別與監(jiān)測的范圍為掩膜文件所涉及區(qū)域。

優(yōu)選的，步驟B3中所生成的掩膜文件的空間分辨率與步驟B1拍攝到的圖像的空間分辨率相同。

優(yōu)選的，步驟B4中進行目標識別與監(jiān)測時，依據(jù)掩膜信息對搜索范圍進行縮減。

優(yōu)選的，所述的遙感器為機載或星載遙感裝置。

本發(fā)明的基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測系統(tǒng)，包括遙感平臺處理系統(tǒng)、地面站處理系統(tǒng)，所述遙感平臺處理系統(tǒng)與所述地面站處理系統(tǒng)通過無線信號進行數(shù)據(jù)傳輸，其特征在于，

所述地面站處理系統(tǒng)包括底圖圖像數(shù)據(jù)庫、矢量文件生成單元、地面信號收發(fā)單元；所述底圖圖像數(shù)據(jù)庫包括遙感器拍攝的需要監(jiān)測的多個區(qū)域的圖像；矢量文件生成單元配置為對底圖圖像數(shù)據(jù)庫中的圖像進行矢量標注，畫出多個封閉的多邊形，并加上編號，生成矢量文件；地面信號收發(fā)單元配置為從遙感平臺處理系統(tǒng)接收遙感器拍攝的底圖圖像，向遙感平臺處理系統(tǒng)發(fā)送由矢量文件生成單元生成的矢量文件；

所述遙感平臺處理系統(tǒng)包括矢量文件庫、遙感圖像接收單元、掩膜文件生成單元、目標識別與監(jiān)測單元、遙感平臺信號收發(fā)單元；遙感平臺信號收發(fā)單元配置為接收地面信號收發(fā)單元發(fā)送的矢量文件；矢量文件庫包括由遙感平臺信號收發(fā)單元接收的矢量文件；遙感圖像接收單元配置為接收遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像；掩膜文件生成單元配置為從矢量文件庫中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件并進行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)难谀の募荒繕俗R別與監(jiān)測單元配置為依據(jù)遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像、以及掩膜文件生成單元生成的與所述特定區(qū)域?qū)难谀の募?，對特定區(qū)域內(nèi)的目標進行識別與監(jiān)測。

本發(fā)明將底圖圖像標注矢量文件，生成二值或多值柵格圖像掩膜，依據(jù)該掩膜對遙感器實時獲取的影像進行區(qū)域篩選，大幅縮小了目標識別與監(jiān)測算法的搜索范圍，提高了處理效率，實現(xiàn)了遙感平臺處理系統(tǒng)在線實時的目標監(jiān)測。由于矢量文件很小，占用的遙感平臺處理系統(tǒng)存儲空間也較小。

附圖說明

圖1是本實施例的流程示意圖；

圖2是本實施例中步驟A2的矢量標注示意圖；

圖3是本實施例中拍攝的特定區(qū)域圖像；

圖4是處理圖3時用到的柵格掩膜。

圖5是本實施例中基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明的基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測方法，如圖1所示，包括構(gòu)建矢量文件庫和實時在線監(jiān)測兩個部分；

構(gòu)建矢量文件庫：

步驟A1，利用遙感器對需要監(jiān)測的多個區(qū)域分別進行圖像拍攝，將所拍攝圖像傳送到地面站處理系統(tǒng)，構(gòu)建底圖圖像數(shù)據(jù)庫；

步驟A2，如圖2所示，利用地面站處理系統(tǒng)對底圖圖像數(shù)據(jù)庫中的圖像進行矢量標注，畫出多個封閉的多邊形，并加上編號，生成矢量文件；

步驟A3，將矢量文件傳送到遙感平臺處理系統(tǒng)的存儲器中存儲，構(gòu)建矢量文件庫；本實施例中的遙感平臺處理系統(tǒng)采用了嵌入式芯片；

實時在線監(jiān)測：

步驟B1，利用遙感器拍攝特定區(qū)域的圖像，并輸入到遙感平臺處理系統(tǒng)；本實施例中拍攝到的圖像如圖3所示；

步驟B2，在步驟A3構(gòu)建的矢量文件庫中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件；

步驟B3，將步驟B2所選取的矢量文件進行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)难谀の募?；本實施例中生成的二值掩膜文件如圖4所示；

步驟B4，依據(jù)步驟B1中拍攝到的圖像和步驟B3生成的掩膜文件，對所述特定區(qū)域內(nèi)的目標進行識別與監(jiān)測。

本實施例中步驟A1中所述底圖圖像數(shù)據(jù)庫中的圖像為未經(jīng)處理的遙感影像。可以為同一個遙感器拍攝的遙感圖像，也可以包括不同遙感器拍攝的、不同時相、不同空間分辨率、覆蓋地球表面可能存在的典型地物類型的、多個地理區(qū)域的高質(zhì)量遙感影像。底圖圖像數(shù)據(jù)庫中遙感圖像的來源并不影響本發(fā)明技術(shù)方案的實施和技術(shù)效果的實現(xiàn)。

如圖2所示，本實施例中步驟A2用ArcGIS軟件進行矢量標注，標注時對于陸地、水域畫出了幾個封閉的多邊形，并賦予了不同的編號。矢量標注還可以通過QGIS等其他商用或開源地理信息系統(tǒng)軟件完成，也可通過其他方法完成。

所述矢量文件包括各封閉多邊形頂點的地理坐標，及各封閉多邊形的編號。其中編號是根據(jù)需求自定義的，如0表示海域、1表示草地、2表示機場。

所述矢量文件占用存儲空間很小，每個矢量文件所占的存儲空間僅為幾十到幾百KB。

本實施例中步驟B3中所述柵格化處理是將矢量文件轉(zhuǎn)換成柵格文件。

本實施例中步驟B3中柵格化時采用了掃描線算法，還可以采用內(nèi)部點擴散算法或其他能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的算法。

本實施例中步驟B3中所述掩膜文件為二值或多值掩膜文件。

本實施例中步驟B3中柵格化后的掩膜文件涉及的區(qū)域范圍若為步驟B1拍攝到的圖像范圍的一個子集時，則在線目標識別與監(jiān)測的范圍為掩膜文件所涉及區(qū)域。

本實施例中步驟B3中所生成的掩膜文件的空間分辨率與步驟B1拍攝到的圖像的空間分辨率相同。

本實施例中步驟B4中進行目標識別與監(jiān)測時，依據(jù)掩膜信息對搜索范圍進行縮減。

本實施例中的遙感器為機載或星載遙感裝置，也可以為其他類型遙感裝置。

本發(fā)明基于掩膜進行識別時，依靠掩膜信息大幅度減少了算法的處理范圍。例如要識別艦船時，只需在掩膜標記為水域的范圍內(nèi)對艦船進行監(jiān)測，掩膜標記為陸地的區(qū)域則無需進行監(jiān)測。

本發(fā)明的一種基于矢量掩膜的遙感圖像在線目標識別與監(jiān)測系統(tǒng)，如圖5所示，包括遙感平臺處理系統(tǒng)、地面站處理系統(tǒng)，所述遙感平臺處理系統(tǒng)與所述地面站處理系統(tǒng)通過無線信號進行數(shù)據(jù)傳輸。

所述地面站處理系統(tǒng)包括底圖圖像數(shù)據(jù)庫、矢量文件生成單元、地面信號收發(fā)單元；所述底圖圖像數(shù)據(jù)庫包括遙感器拍攝的需要監(jiān)測的多個區(qū)域的圖像；矢量文件生成單元配置為對底圖圖像數(shù)據(jù)庫中的圖像進行矢量標注，畫出多個封閉的多邊形，并加上編號，生成矢量文件；地面信號收發(fā)單元配置為從遙感平臺處理系統(tǒng)接收遙感器拍攝的底圖圖像，向遙感平臺處理系統(tǒng)發(fā)送由矢量文件生成單元生成的矢量文件。

所述遙感平臺處理系統(tǒng)包括矢量文件庫、遙感圖像接收單元、掩膜文件生成單元、目標識別與監(jiān)測單元、遙感平臺信號收發(fā)單元；遙感平臺信號收發(fā)單元配置為接收地面信號收發(fā)單元發(fā)送的矢量文件；矢量文件庫包括由遙感平臺信號收發(fā)單元接收的矢量文件；遙感圖像接收單元配置為接收遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像；掩膜文件生成單元配置為從矢量文件庫中選取包含所述特定區(qū)域的矢量文件并進行柵格化處理，生成與所述特定區(qū)域?qū)难谀の募?；目標識別與監(jiān)測單元配置為依據(jù)遙感器拍攝的特定區(qū)域的圖像、以及掩膜文件生成單元生成的與所述特定區(qū)域?qū)难谀の募瑢μ囟▍^(qū)域內(nèi)的目標進行識別與監(jiān)測。

本發(fā)明利用地面站處理系統(tǒng)的大存儲空間與高運算能力的優(yōu)勢，將需要占用較大存儲空間的底圖圖像數(shù)據(jù)庫存儲在地面站處理系統(tǒng)中，矢量標注的工作也在地面站處理系統(tǒng)中完成；傳送到遙感平臺處理系統(tǒng)的矢量文件占用的存儲空間較小，利用矢量掩膜縮減了搜索空間，使得目標識別與監(jiān)測的實時性得到提高，而且降低了對遙感平臺處理系統(tǒng)性能的要求，從而降低了實現(xiàn)成本。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應該能夠意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的方法步驟、單元、模塊，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明電子硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應用和設(shè)計約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應認為超出本發(fā)明的范圍。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。