水下聲納圖像的MRF目標(biāo)檢測(cè)與水平集的輪廓提取方法研究.pdf

1、隨著海洋開(kāi)發(fā)的快速發(fā)展,聲納技術(shù)作為水下探測(cè)的重要手段,在水下導(dǎo)航定位、目標(biāo)跟蹤識(shí)別和通信等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。對(duì)水下聲納圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別己經(jīng)成為數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。水下聲納圖像目標(biāo)檢測(cè)和特征提取是水下聲納圖像目標(biāo)識(shí)別的關(guān)鍵步驟。基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的檢測(cè)方法能準(zhǔn)確地描述每個(gè)像素所屬類別與周?chē)袼仡悇e之間的重要依賴關(guān)系;基于水平集的輪廓提取方法具有很強(qiáng)的拓?fù)湫?能對(duì)形狀不規(guī)則以及具有空洞、重疊的水下目標(biāo)進(jìn)行輪廓提取。因

2、此,本文重點(diǎn)對(duì)基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的水下聲納圖像目標(biāo)檢測(cè)和基于水平集的輪廓提取方法進(jìn)行了深入的研究。主要包括如下內(nèi)容:
　　 聲納圖像的灰度分布模型在一定程度上,對(duì)基于模型的水下目標(biāo)檢測(cè)性能產(chǎn)生較大的影響。所以,在分析聲納圖像成像原理及其特點(diǎn)之后,重點(diǎn)對(duì)聲納圖像灰度分布模型進(jìn)行了研究。目標(biāo)高亮區(qū)灰度分布滿足線性直線方程,并且這個(gè)方程只在某一范圍內(nèi)有意義,根據(jù)現(xiàn)有目標(biāo)高亮區(qū)的規(guī)整化線性方程分布模型,提出一個(gè)正比例分布模型來(lái)較精確地描

3、述目標(biāo)高亮區(qū)的灰度分布。
　　 在基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的水下聲納圖像目標(biāo)檢測(cè)部分,針對(duì)目前三類檢測(cè)中平面馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)模型參數(shù)集合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題,提出了一種既有較高精度又具有較少參數(shù)估計(jì)計(jì)算量的模型參數(shù)集合;根據(jù)目前已有的兩類不完全分層馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)模型參數(shù)集合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),提出將新建立的三類平面馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)模型參數(shù)和層次間相互作用的模型參數(shù),應(yīng)用于不完全分層馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)三類檢測(cè)中,得到最終精確的三類檢測(cè)結(jié)果。此外,為了進(jìn)一步提

4、高檢測(cè)精度,背景區(qū)灰度分布采用Gamma分布模型描述,提出一種基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)改進(jìn)的水下聲納圖像目標(biāo)檢測(cè)方法。
　　 在基于水平集的水下聲納圖像目標(biāo)輪廓提取部分,利用水平集方法對(duì)整幅聲納圖像處理,可能會(huì)將背景噪聲當(dāng)成目標(biāo)高亮區(qū)或陰影區(qū)進(jìn)行了輪廓提取,因此,提出利用基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的水下聲納圖像目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果確定目標(biāo)演化子區(qū)域,縮小目標(biāo)區(qū)域范圍;為避免初始閉合曲線選取不當(dāng),不能同時(shí)提取目標(biāo)高亮區(qū)和陰影區(qū)的輪廓,提出在目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果