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基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法

严荣慧 谢海成 花敏恒 羊箭锋

严荣慧, 谢海成, 花敏恒, 等. 基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(1): 227–234 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02320
引用本文: 严荣慧, 谢海成, 花敏恒, 等. 基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(1): 227–234 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02320
YAN R H, XIE H C, HUA M H, et al. Wide-area ship target recognition method based on motion and appearance features[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(1): 227–234 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02320
Citation: YAN R H, XIE H C, HUA M H, et al. Wide-area ship target recognition method based on motion and appearance features[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(1): 227–234 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02320

基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02320
基金项目: 2021江苏省高等学校自然科学研究面上项目(21KJD510006);苏州大学文正学院2020年高等教育改革研究课题(2910342520); 2018江苏省高等学校自然科学研究面上项目(18KJD510009)
详细信息
    作者简介:

    严荣慧,女,1993年生,硕士,讲师。研究方向:模式识别与人工智能。E-mail: wzj029@suda.edu.cn

    谢海成,男,1990年生,科研助理。研究方向:信号与信息处理。E-mail: 14919380932@qq.com

    花敏恒,男,1995年生,硕士生。研究方向:图像处理。E-mail: 773605595@qq.com

    羊箭锋,男,1978年生,博士,高级实验师。研究方向:信号与信息处理。E-mail: jfyang@suda.edu.cn

    通信作者:

    羊箭锋

  • 中图分类号: U665.2;TN958.98

Wide-area ship target recognition method based on motion and appearance features

知识共享许可协议
基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法严荣慧,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  旨在提出对航行于关键广阔水域内的船舶进行准确识别和定位的改进方法。  方法  运用视频监控的优点,综合采用基于背景差分算法的运动目标检测方法与基于深度学习算法的图像表象特征识别方法,结合目标的运动特征和图像表象特征,实现多维度广域船舶识别的功能,并对水纹降噪、多级运动检测、航道监控图像窗口分割检测等方法进行改进,进一步提高航行监控系统的船舶识别准确率。  结果  现场航道监控验证结果表明,采用所提改进方法可以准确识别航道监控画面中任意类型和尺度的船舶,且使用常规摄像头即可实现半径3 km范围内的船舶识别、定位效果。  结论  所提方法具有监控范围广、船舶类型全覆盖、自动目标识别、抗干扰能力强等优点。
  • 图  航道监控中远、近水域内船舶目标对比

    Figure  1.  Comparison of ship target in the far and near water areas during waterway monitoring

    图  基于背景差分算法对小目标船舶的识别效果

    Figure  2.  Recognition effect of small-sized ship target by background subtraction algorithm

    图  基于背景差分算法对运动目标检测效果

    Figure  3.  Detection effect of motion target by background subtraction algorithm

    图  渐变滤波示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of gradual filtering

    图  水纹噪声特征

    Figure  5.  Features of water ripple noise

    图  航道中目标面积占比与目标距离的关系

    Figure  6.  The relationship between targets area ratio and target distance

    图  水纹滤波效果图

    Figure  7.  Effect images of water ripple filtering

    图  快慢二级运动目标检测结果

    Figure  8.  Results of two-level detection for the fast and slow motion targets

    图  中间带水域内小目标船舶检测图像

    Figure  9.  Image of detected small-sized ship target in the intermediate waterways

    图  10  航道监控画面中的窗口分割

    Figure  10.  Window segmentation of waterway monitoring image

    图  11  基于YOLO检测算法的船舶目标识别效果

    Figure  11.  Effect of ship target recognition based on YOLO detection algorithm

    图  12  基于二维特征的船舶目标识别流程图

    Figure  12.  Process of ship target recognition based on two-dimensional features

    图  13  基于二维特征的船舶目标识别效果

    Figure  13.  Effect of ship target recognition based on two-dimensional features

    表  船舶目标识别原算法与其改进方法检测效果对比

    Table  1.  Effect comparison of ship target recognition by original and improved algorithms

    方法识别
    准确率/%
    识别
    召回率/%
    最远识别
    距离/km
    能否识别
    类型
    背景差分算法 <0.01 97.8 3
    YOLO检测算法 95.1 54.7 0.2
    基于水纹滤波和多级检测
    的背景差分目标识别
    68.4 98.4 3
    基于窗口分割的
    YOLO目标识别
    97.2 68.5 0.4
    基于改进窗口分割和
    YOLO目标识别
    97.2 98.4 3
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-18
  • 修回日期:  2021-06-20
  • 网络出版日期:  2022-02-22
  • 刊出日期:  2022-03-02

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