技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更進一步涉及一種基于可見光遙感圖像的艦船速度檢測方法。本發明可用于海洋監控領域中對艦船速度的監控。

背景技術

目前，在艦船速度檢測的領域中，主要是利用附加傳感器等外接設備和圖像檢測兩種方法來實現。第一種利用附加傳感器方法，是通過借助螺旋傳感器、電磁傳感器或半導體壓力傳感器等設備來完成。第二種圖像檢測方法，是利用SAR衛星圖像，GPS定位儀測量或聲強矢量測量等方法完成艦船速度估計。

同濟大學在其申請的專利“一種無刷直流電機船只的船速測量方法及裝置”（專利申請號201211097040.3，公開號CN102914664A）中公開了一種通過無刷直流電機船只獲取艦船速度的方法。該方法是通過傳感器檢測電機的轉速信息和電流信息，微處理器查詢存儲器中的船速表，并利用檢測到的轉速信息和電流信息計算當前船速。該方法存在的不足是，該方法可以實現艦船速度測量，但是需要借助復雜的艦船外部裝置，結構復雜，成本較高。

張寶茹等人在論文“基于SAR衛星資料的船速估算”（《大連海事大學學報》，Vol.36No.1,pp.31-34,2010.）中提出了一種通過多普勒位移實現對船舶速度估算的方法。該方法通過合成孔徑雷達技術來實現船速估計。首先，利用合成孔徑雷達來準確獲取雷達波入射角度、艦船方向位移和雷達平臺高度等信息。然后，利用船舶運動參量信息間接計算艦船速度。該方法存在的不足是，該方法需要借助合成孔徑雷達設備發射雷達波來完成，實時性低，僅適用于合成孔徑雷達衛星圖像。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足，提出一種基于可見光遙感圖像的艦船速度檢測方法。本發明充分利用可見光遙感圖像中的艦船尾跡信息，將艦船尾跡灰度值矩陣與差值函數結合起來的方法實現艦船速度檢測，以解決現有技術中借助復雜的艦船外部裝置，結構復雜，成本較高的問題。

本發明的基本思路是：計算機讀取可見光遙感圖像，采用圖像旋轉與卷積計算相結合的方法對圖像進行預處理，得到矯正后的可見光遙感圖像，再對矯正后的可見光遙感圖像的艦船尾跡灰度值矩陣與計算差值函數相結合，獲取艦船尾跡頻率周期，最后利用艦船尾跡頻率周期獲得艦船速度，并利用計算機輸出艦船速度。

實現本發明目的的具體步驟如下：

（1）獲取可見光遙感圖像：

1a）計算機讀取一幅由遙感衛星拍攝的可見光遙感圖像數據；

1b）將可見光遙感圖像以p(N,M)矩陣形式存儲在電腦內存中；其中，N和M分別代表可見光遙感圖像在水平方向和垂直方向上的像素數。

（2）對圖像做預處理：

2a）旋轉可見光遙感圖像，獲得矯正后的可見光遙感圖像；

2b)用橫向量[1/3?1/3?1/3]對矯正后的可見光遙感圖像做卷積，獲得濾波后的可見光遙感圖像矩陣。

（3）獲取艦船尾跡灰度值矩陣：

將濾波后的可見光遙感圖像矩陣左乘中間項為1的1*N階矩陣，獲得艦船尾跡灰度值矩陣，其中，N表示可見光遙感圖像矩陣在水平方向上的像素數。

（4）獲取艦船尾跡頻率周期：

將艦船尾跡灰度值矩陣帶入差值函數公式中，提取差值函數最小時所對應的艦船尾跡頻率周期。

（5）檢測艦船速度：

將艦船尾跡頻率周期帶入下式，獲取可見光遙感圖像中艦船速度：

V=w*p*g4π2]]>

其中，V表示艦船速度，w表示艦船尾跡頻率周期,p表示可見光遙感圖像的分辨率,g表示重力加速度；

（6）計算機輸出艦船速度。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：

第一，由于本發明利用了可見光遙感圖像來實現艦船速度檢測的方法，克服了現有技術中無刷直流電機船只的艦船速度測量方法，由于需要傳感器和微處理器所帶來的艦船外部裝置復雜的缺點，使得本發明具有實施成本低廉，簡單可用的優點。