本發(fā)明屬于圖像處理，尤其涉及一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)前雙光譜圖像配準(zhǔn)技術(shù)主要依賴于全局特征匹配（如sift、surf）或區(qū)域相似性優(yōu)化（如互信息、相位相關(guān)），部分研究嘗試引入深度學(xué)習(xí)（如基于cnn的特征提取）提升跨模態(tài)對(duì)齊能力。針對(duì)海上監(jiān)控場(chǎng)景，現(xiàn)有技術(shù)中常直接對(duì)全圖進(jìn)行配準(zhǔn)，并通過濾波或模板匹配篩選目標(biāo)區(qū)域。
2、現(xiàn)有技術(shù)的不足：
3、傳統(tǒng)全局特征匹配在低分辨率小目標(biāo)場(chǎng)景下，因目標(biāo)區(qū)域紋理稀疏、信噪比低，易導(dǎo)致特征點(diǎn)分布不均或誤匹配。
4、可見光與紅外圖像因成像機(jī)理差異（如紋理依賴vs.熱輻射依賴），傳統(tǒng)相似性度量（如互信息）對(duì)跨光譜目標(biāo)關(guān)聯(lián)性建模不足，誤配率高。
5、基于深度學(xué)習(xí)的配準(zhǔn)方法需依賴大量標(biāo)注數(shù)據(jù)且計(jì)算開銷大，難以適配廣域監(jiān)控的實(shí)時(shí)性需求；而輕量化方法（如區(qū)域配準(zhǔn)）易受背景干擾，漏檢率高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，解決了在廣域監(jiān)控場(chǎng)景下，提高雙光譜船只小目標(biāo)的分辨率，提高跨模態(tài)的配準(zhǔn)精度的技術(shù)問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，包括如下步驟：
4、步驟1：建立雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)系統(tǒng)，獲取雙光譜圖像對(duì)序列，對(duì)序列中每對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理和質(zhì)量評(píng)估計(jì)算，篩選出質(zhì)量差異小于預(yù)設(shè)閾值的圖像對(duì)作為待處理圖像對(duì)，構(gòu)建待處理圖像對(duì)集合；
5、步驟2：對(duì)于所述待處理圖像對(duì)集合中的任意一個(gè)待處理圖像對(duì)進(jìn)行初始配準(zhǔn)處理，具體包括提取背景特征點(diǎn)并計(jì)算粗幾何變換，生成粗配準(zhǔn)圖像對(duì)；粗配準(zhǔn)圖像包括可見光圖像和紅外圖像；
6、步驟3：在所述粗配準(zhǔn)圖像對(duì)中識(shí)別海域區(qū)域，在海域區(qū)域內(nèi)提取顯著性候選區(qū)域，生成候選目標(biāo)區(qū)域集合；
7、步驟4：預(yù)設(shè)空間距離約束，對(duì)所述可見光圖像和所述紅外圖像中的候選區(qū)域進(jìn)行配對(duì)，生成候選區(qū)域?qū)Γ?gòu)建空間位置相近的候選區(qū)域?qū)希?/p>
8、步驟5：對(duì)所述候選區(qū)域?qū)?zhí)行局部圖像增強(qiáng)處理，通過多倍插值提升圖像分辨率，并在增強(qiáng)后的圖像上構(gòu)建多尺度圖像金字塔，再次增強(qiáng)區(qū)域特征，生成增強(qiáng)的多尺度候選區(qū)域?qū)Γ?/p>
9、步驟6：在所述增強(qiáng)的多尺度候選區(qū)域?qū)ι?，根?jù)多尺度配準(zhǔn)策略，逐級(jí)提取特征并優(yōu)化配準(zhǔn)變換，得到目標(biāo)區(qū)域配準(zhǔn)結(jié)果；
10、步驟7：根據(jù)步驟2到步驟6的方法處理所述待處理圖像對(duì)集合中的所有待處理圖像。
11、優(yōu)選的，所述雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)系統(tǒng)包括圖像分析模塊、目標(biāo)區(qū)域提取模塊、約束配對(duì)模塊、特征增強(qiáng)模塊和精細(xì)配準(zhǔn)模塊；
12、圖像分析模塊、目標(biāo)區(qū)域提取模塊、約束配對(duì)模塊、特征增強(qiáng)模塊和精細(xì)配準(zhǔn)模塊之間通過互聯(lián)網(wǎng)相互通信。
13、優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟1時(shí)，具體包括如下步驟：
14、步驟1-1：圖像分析模塊獲取雙光譜圖像對(duì)序列，對(duì)雙光譜圖像對(duì)序列中的每一對(duì)圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理；
15、步驟1-2：對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行和質(zhì)量評(píng)估計(jì)算，篩選出質(zhì)量差異小的圖像對(duì)，作為待處理圖像對(duì)，構(gòu)建待處理圖像對(duì)集合。
16、優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟2時(shí)，目標(biāo)區(qū)域提取模塊調(diào)取待處理圖像對(duì)集合，逐一對(duì)其中的待處理圖像對(duì)進(jìn)行處理，具體包括如下步驟：
17、步驟2-1：圖像分析模塊提取待處理圖像對(duì)的背景特征點(diǎn)；
18、步驟2-2：對(duì)背景特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；
19、步驟2-3：計(jì)算粗幾何變換，生成粗配準(zhǔn)圖像對(duì)；
20、步驟2-4：建立粗配準(zhǔn)圖像對(duì)與待處理圖像對(duì)的映射表。
21、優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟3時(shí)，具體包括如下步驟：
22、步驟3-1：目標(biāo)區(qū)域提取模塊調(diào)取所述粗配準(zhǔn)圖像對(duì)；
23、步驟3-2：對(duì)所述粗配準(zhǔn)圖像對(duì)中的可見光圖像進(jìn)行海域語義分割，得到海域掩膜；
24、步驟3-3：將海域掩膜映射到所述粗配準(zhǔn)圖像對(duì)中的紅外圖像上，進(jìn)行雙光譜圖像中海域區(qū)域的一致性定位；
25、步驟3-4：在海域區(qū)域內(nèi)，采用頻譜殘差法或局部對(duì)比度法提取顯著性區(qū)域作為候選區(qū)域，生成船只目標(biāo)候選區(qū)域集合。
26、優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟4時(shí)，具體包括如下步驟：
27、步驟4-1：約束配對(duì)模塊調(diào)取船只目標(biāo)候選區(qū)域集合；
28、步驟4-2：計(jì)算可見光圖像和紅外圖像中每個(gè)候選區(qū)域的幾何中心；
29、步驟4-3：枚舉所有跨模態(tài)候選區(qū)域的配對(duì)組合；
30、步驟4-4：逐一對(duì)所有所述配對(duì)組合進(jìn)行空間距離計(jì)算；
31、步驟4-5：將步驟4-4計(jì)算的結(jié)果與預(yù)設(shè)距離閾值進(jìn)行對(duì)比，篩除不符空間距離約束的配對(duì)組合，生成空間接近候選區(qū)域?qū)稀?/p>
32、優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟5時(shí)，具體包括如下步驟：
33、步驟5-1：特征增強(qiáng)模塊調(diào)取空間接近候選區(qū)域?qū)希?/p>
34、步驟5-2：使用多倍lánczos插值方法，對(duì)空間接近候選區(qū)域?qū)现忻總€(gè)候選區(qū)域執(zhí)行局部圖像分辨率增強(qiáng)，生成增強(qiáng)后圖像區(qū)域；
35、步驟5-3：在增強(qiáng)后圖像區(qū)域上構(gòu)建多尺度高斯金字塔，生成增強(qiáng)后的多尺度候選區(qū)域?qū)Α?/p>
36、優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟6時(shí)，具體包括如下步驟：
37、步驟6-1：精細(xì)配準(zhǔn)模塊調(diào)取增強(qiáng)后的多尺度候選區(qū)域?qū)Γ?/p>
38、步驟6-2：在最低分辨率尺度上，使用跨模態(tài)魯棒特征描述子提取特征點(diǎn)；
39、步驟6-3：通過ransac算法優(yōu)化匹配，獲得初始配準(zhǔn)變換；
40、步驟6-4：將初始變換逐級(jí)傳遞至更高分辨率尺度，并在每一級(jí)重復(fù)特征匹配與變換優(yōu)化，得到高精度配準(zhǔn)結(jié)果，生成精配準(zhǔn)的目標(biāo)區(qū)域圖像。
41、本發(fā)明所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，解決了在廣域監(jiān)控場(chǎng)景下，提高雙光譜船只小目標(biāo)的分辨率，提高跨模態(tài)的配準(zhǔn)精度的技術(shù)問題，本發(fā)明通過海域語義分割與顯著性檢測(cè)協(xié)同縮小搜索范圍，降低背景干擾，提升小目標(biāo)配準(zhǔn)專注度，引入幾何中心距離約束的候選區(qū)域配對(duì)策略，緩解跨光譜特征異構(gòu)性導(dǎo)致的誤匹配問題，結(jié)合插值超分辨與多尺度金字塔優(yōu)化，強(qiáng)化低分辨率目標(biāo)的局部特征表達(dá)，提升配準(zhǔn)魯棒性，通過分階段處理（粗配準(zhǔn)→精配準(zhǔn)）與任務(wù)解耦，平衡計(jì)算效率與精度，適配實(shí)際工程部署需求。
1.一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：所述雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)系統(tǒng)包括圖像分析模塊、目標(biāo)區(qū)域提取模塊、約束配對(duì)模塊、特征增強(qiáng)模塊和精細(xì)配準(zhǔn)模塊；
3.如權(quán)利要求2所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：在執(zhí)行步驟1時(shí)，具體包括如下步驟：
4.如權(quán)利要求2所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：在執(zhí)行步驟2時(shí)，目標(biāo)區(qū)域提取模塊調(diào)取待處理圖像對(duì)集合，逐一對(duì)其中的待處理圖像對(duì)進(jìn)行處理，具體包括如下步驟：
5.如權(quán)利要求2所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：在執(zhí)行步驟3時(shí)，具體包括如下步驟：
6.如權(quán)利要求2所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：在執(zhí)行步驟4時(shí)，具體包括如下步驟：
7.如權(quán)利要求2所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：在執(zhí)行步驟5時(shí)，具體包括如下步驟：
8.如權(quán)利要求2所述的一種廣域視頻監(jiān)控雙光譜船只小目標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于：在執(zhí)行步驟6時(shí)，具體包括如下步驟：