本發(fā)明涉及一種基于矩特征的探地雷達(dá)雙曲波顯著性映射方法。

背景技術(shù)：

探地雷達(dá)是一種基于反射波的地下探測(cè)工具。反射雙曲線是描述地下目標(biāo)特征的主要形式，對(duì)于發(fā)射雙曲線的提取和識(shí)別是地下數(shù)據(jù)特征的關(guān)鍵步驟。已經(jīng)提出多種雙曲波的提取方法。包括模式識(shí)別、改進(jìn)的houghtransform以及其他有特色的方法。然而在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，采集到的數(shù)據(jù)往往會(huì)受到復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)、雜波、噪聲的影響，反射雙曲線常常呈現(xiàn)出混雜、重疊和模糊的特征。在這種情況下，無論是特征提取或者結(jié)構(gòu)形狀的匹配擬合都具有高度的不確定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于矩特征的探地雷達(dá)雙曲波顯著性映射方法，本發(fā)明利用視覺顯著來識(shí)別含有雙曲波的特定區(qū)域，進(jìn)而提高雙曲波的提取效率，一方面通過顯著性處理所具有的過濾能力，雙曲波提取可以降低噪聲和雜波干擾，另一方面，基于顯著性規(guī)則化處理，區(qū)域中低對(duì)比度的雙曲線會(huì)顯現(xiàn)出來，具有較好的效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于矩特征的探地雷達(dá)雙曲波顯著性映射方法，對(duì)探地雷達(dá)采集的圖像進(jìn)行矩特征變換，得到雙曲波的特征描述，定義給定塊矩陣，并取矩陣的兩條對(duì)角線區(qū)域分別構(gòu)建集合，對(duì)兩個(gè)集合進(jìn)行相異度計(jì)算，將得到的二維矩陣作為圖像的雙曲波顯著性映射。

進(jìn)一步的，利用zernike矩描述雙曲線的曲線特性。

zernike矩描述的具體步驟包括：

(1)定義n階zernike矩在圖像的表示；

(2)表述基于zernike矩的局部特性描述算子，將圖像變換為基于zernike矩的特征域。

進(jìn)一步的，在進(jìn)行雙曲波顯著性映射時(shí)，定義給定塊矩陣m，分別取矩陣的對(duì)角線區(qū)域a和b，滿足以下關(guān)系則兩個(gè)集合的相似性為：

d(p，q)是為歐氏距離函數(shù)，定義ab集合中元素的距離。

進(jìn)一步的，矩陣m的相異度：

進(jìn)一步的，所述相異度計(jì)算替換為相似度計(jì)算。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明通過顯著性處理所具有的過濾能力，雙曲波提取可以降低噪聲和雜波干擾；

(2)基于顯著性規(guī)則化處理，區(qū)域中低對(duì)比度的雙曲線會(huì)顯現(xiàn)出來，進(jìn)而能夠幫助分析人員能夠發(fā)現(xiàn)一般情況下不易發(fā)現(xiàn)的特征。

(3)在探地雷達(dá)大數(shù)據(jù)分析過程中，通過顯著性區(qū)域的標(biāo)識(shí)，可以幫助快速定位雙曲波位置，顯著提高雙曲波的提取效率。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的集合a和b示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，采集到的數(shù)據(jù)往往會(huì)受到復(fù)雜的地下結(jié)構(gòu)、雜波、噪聲的影響，反射雙曲線常常呈現(xiàn)出混雜、重疊和模糊的特征。在這種情況下，無論是特征提取或者結(jié)構(gòu)形狀的匹配擬合都具有高度的不確定性的不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于矩特征的探地雷達(dá)雙曲波顯著性映射方法。

zernike矩具有正交和旋轉(zhuǎn)不變的特性，被廣泛地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)特征的描述，比如形狀和邊緣。使用zernike矩描述雙曲線的曲線特性。通常n階zernike矩在圖像f(x,y)的定義為

多項(xiàng)式的復(fù)數(shù)形式為

vnm(ρ，θ)＝rnm(ρ)e^jmθ(2)

其中

我們定義基于zernike矩的局部特性描述算子：

這里gp(c，r)是像素p的鄰域函數(shù)。λn正則算子，n是局部區(qū)域g的大小。

這里r和c分別為g的行和列數(shù)。

特征描述算子定義：

這里，

αi為相位。

ρrc為鄰域內(nèi)像素點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，θrc相位角。

通過特征描述子的計(jì)算，將圖像變換為基于zernike矩的特征域。下面進(jìn)行特征域內(nèi)的相似性計(jì)算，通過特征點(diǎn)之間的相似性描述，將雙曲波的區(qū)域突出。

分別取矩陣的對(duì)角線區(qū)域，定義為集合a和b見圖2所示。

滿足以下關(guān)系定義兩個(gè)集合的相似性s：

d(p，q)是為歐氏距離函數(shù)，定義ab集合中元素的距離。

定義矩陣m的相異度：

具體的顯著性映射算法

(1)按照公式(7)對(duì)圖像進(jìn)行矩特征變換，得到雙曲波的特征描述。

(2)按照公式(8)進(jìn)行相異度計(jì)算，得到的二維矩陣就是圖像的雙曲波顯著性映射。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。