目標部分遮擋情況下的圖像判讀方法研究

倪澎濤+劉立坤

摘 要：文章提出了一種目標部分遮擋情況下的圖像判讀新方法，該方法基于飛行目標在相鄰幀光測圖像中的形狀大小基本不變的原理，提出基于相鄰幀部分圖像的平移、對齊、融合的方法合成一幅新圖像，利用合成后的圖像進行判讀，取得判讀點被遮擋圖像的判讀數(shù)據(jù)。該方法對于拓展光測圖像數(shù)據(jù)事后處理手段，有著積極的意義。

關鍵詞：目標遮擋；圖像；合成；判讀

出于目標外彈道數(shù)據(jù)生成的需要，在光測圖像的事后判讀處理過程中，對判讀精度的要求較高，但在實際判讀過程中，判讀結(jié)果可能受到多方面的影響和制約[1]。

在光測圖像的事后判讀處理過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)某一幀圖像中目標判讀點位因點火、煙霧及障礙物遮擋無法判讀，而其前后相鄰幀圖像因未出現(xiàn)遮擋情況或遮擋現(xiàn)象消失能夠正常判讀的現(xiàn)象。以往在出現(xiàn)此現(xiàn)象時，采取的方法一般為圖像判讀人員根據(jù)經(jīng)驗，按照相鄰幀圖像的判讀點位來大致選取被遮擋幀圖像的判讀點位進行估判，這樣做往往具有較大的判讀誤差，反映在判讀結(jié)果一次差曲線上，在該幀圖像的判讀結(jié)果點位上會出現(xiàn)一個較大的跳躍點，遠遠超出了圖像判讀的精度要求。而在實際試驗過程中，相應的判讀圖像幀同時往往是重要的時間節(jié)點，對于該點的測量數(shù)據(jù)參數(shù)有較為迫切的實際需求。

鑒于此，本文提出了一種可行的解決數(shù)字圖像目標判讀點位被遮擋情況下判讀難題的新方法。

1 目標部分遮擋情況下的圖像判讀原理

利用光測設備在一定頻率拍攝時，被拍攝目標在相鄰兩幅圖像中所成像的大小及形狀基本特征不變[2]，將判讀方位未被遮擋的圖像中選定的區(qū)域進行復制，平移到相鄰的另一幅判讀點位被遮擋的圖像中，并與該幅圖像特征點匹配對準后合成一幅新的圖像，以新圖像的判讀結(jié)果來代替對被遮擋圖像的估判結(jié)果，從而達到獲取較為精確地被遮擋圖像判讀數(shù)據(jù)的目的。涉及的技術方法有以下幾種。

1.1 圖像任意一點的精確定位

數(shù)字圖像判讀時必須利用特定的方法來準確確定目標在圖像中的位置。同時還需研究當前圖像處于某一放大倍數(shù)情況下圖像的插值方法[3]及在此放大倍數(shù)下目標在圖像中的精確定位算法。

1.2 圖像平移、定位方法

主要研究數(shù)字圖像的某一選定區(qū)域在平移到相鄰幀圖像后的移動，以某一角度旋轉(zhuǎn)時的像素定位算法。

1.3 平移圖像對準與融合

對準拼接技術有基于比值的圖像拼接算法[4]和網(wǎng)格匹配法等[5]。圖像平移后的定位精度高低，決定了最終圖像判讀精度的大小。本文中采用圖像部分區(qū)域的特征點為參照物對平移圖像進行對準。

1.4 圖像對準后的判讀、解算

研究圖像平移對準后的目標脫靶量即目標相對于特定圖像中心點的位置偏移量的判讀、解算方法，同時分析對準誤差大小及其對最終判讀結(jié)果的影響。

2 理論依據(jù)

2.1 垂直光軸方向

經(jīng)緯儀主光軸中心處于A點，假設當前時刻在經(jīng)緯儀光軸方向20 km處O點有一直徑為2 m的球體，以速度300 m/s沿與經(jīng)緯儀主光軸垂直向B點飛行，取50 ms為相鄰兩幅圖像的間隔時間，則50 ms后，球體由O點飛行至R點，其位移為15 m（見圖1）。

4 結(jié)語

由此可見，本文提出的解決數(shù)字圖像目標判讀點位被遮擋情況下判讀問題的解決方案是可行的，符合提高圖像判讀精度的要求，對于數(shù)字圖像事后處理具有較好的應用價值。

作者簡介：倪澎濤（1978— ），男，河南鶴壁，碩士研究生，工程師；研究方向：數(shù)字圖像處理，網(wǎng)絡管理。

[參考文獻]

[1]劉利生，外測數(shù)據(jù)事后處理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2000.

[2]王偉，陸佩忠.數(shù)字圖像拼接技術[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2006（7）：1347-1352.

[3]張巖，MATLAB圖像處理超級學習手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，2014.

[4]李志剛.邊界重疊圖像的一種快速拼接算法[J].計算機工程，2000（5）：37-38.

[5]鐘力，胡曉峰.重疊圖像拼接算法[J].中國圖像圖形學報，1998（5）：367-370.

Abstract：This paper presents a new method of image interpretation under the target partial occlusion. Based on the principle that the shape of the flight target in the adjacent frame is almost invariant， the method is based on the translation of the adjacent frame part， alignment， fusion method to synthesize a new image， the use of synthetic images for interpretation， to obtain the interpretation of the site was obscured image interpretation data. This method has a positive significance for expanding the post-processing method of optical image data.

Key words： target occlusion； image； synthesis； interpretation