基于时空空隙度的物体检测方法、电子设备及存储介质

本申请涉及主动声呐，特别是指一种基于时空空隙度的物体检测方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、主动声呐(active sonar)是一种水声设备，通常应用于水下监视、港口保护等领域，可以通过主动发送声波信号后接收物体的反向散射来探测水中物体，例如潜水员、无人水下航行器等入侵目标，从而保护重要的军事和商业设备。但是浅水环境中的水下地形、沉积物、鱼、水面波浪等杂波散射体，会对主动声呐信号的反向散射产生高强度的波动混响，从而难以在主动声呐回波图中区分杂波散射体与入侵目标的运动轨迹，导致主动声呐探测水下物体的准确率的降低。

技术实现思路

1、鉴于以上内容，有必要提供一种基于时空空隙度的物体检测方法、电子设备及存储介质，能够解决无法有效区分主动声呐回波图中目标物体和杂波散射体的混响的问题，提高基于时空空隙度的主动声呐探测水下物体检测结果的准确率。

2、所述基于时空空隙度的物体检测方法包括：获取目标区域的多张原始回波图，每张原始回波图对应一个时间标签；构造每张原始回波图对应的回波金字塔，所述回波金字塔包含对应的原始回波图的多张低分辨率回波图，所述回波金字塔中的每张图像对应一个层级标签；基于所述时间标签，计算多个回波金字塔中预设层级标签对应的图像之间的时空空隙度，得到时空空隙度图；根据所述时空空隙度图确定所述目标区域中的目标物体。

3、可选地，所述构造每张原始回波图对应的回波金字塔包括：对所述每张原始回波图进行预设次数的降低分辨率处理，获得每张原始回波图的多张多尺度的所述低分辨率回波图；利用每张原始回波图与对应的多张低分辨率回波图构建所述回波金字塔。

4、可选地，所述降低分辨率处理包括低通滤波处理与下采样处理。

5、可选地，所述对每张原始回波图进行预设次数的降低分辨率处理包括：利用高斯滤波器对原始回波图i0进行高斯滤波处理，得到低分辨率回波图i1；利用高斯滤波器对低分辨率回波图il-1进行高斯滤波处理，得到低分辨率回波图il，其中，其中，l∈{1,2,3,…,l}，l表示所述预设次数；g(m,n)表示大小为(2c+1)×(2c+1)且标准差σ＝c的高斯窗；*表示卷积操作，il(i,j)表示低分辨率回波图il中位置(i,j)处的回波，il-1表示低分辨率回波图il-1中位置(2i-1-m,2j-1-n)处的回波。

6、可选地，所述利用每张原始回波图与对应的多张低分辨率回波图构建所述回波金字塔，包括：将原始回波图i0作为所述回波金字塔的第零级，将低分辨率回波图il作为所述回波金字塔的第l级，构建得到共l+1级的所述回波金字塔，所述回波金字塔中第l级图像对应的层级标签为l。

7、可选地，所述基于所述时间标签，计算多个回波金字塔中预设层级标签对应的图像之间的时空空隙度，包括：基于滑动窗口算法以及所述时间标签的先后顺序，利用预设的滑动窗口在所述多个回波金字塔的多个第l级中的图像之间滑动，计算得到第l级对应的图像之间的时空空隙度。

8、可选地，所述时空空隙度的计算公式包括：时空空隙度其中，e(s)＝∑sp(s,rt,rb,rr,l)，e(s)表示滑动窗口质量分布的一阶矩；e(s2)＝∑s2p(s,rt,rb,rr,l)，e(s2)表示滑动窗口质量分布的二阶矩；表示第l级中质量为s、时间尺寸为rt、方位尺寸为rb和距离尺寸为rr的滑动窗口的数量，n(rt,rb,rr,l)表示第l级对应的图像中使用时间尺寸为rt、方位尺寸为rb和距离尺寸为rr的滑动窗口的数量，p(s,rt,rb,rr,l)表示第l级对应的滑动窗口质量为s的概率，k表示高阶矩。

9、所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述基于时空空隙度的物体检测方法或所述基于时空空隙度的物体检测方法。

10、所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被所述至少一个处理器执行时实现所述基于时空空隙度的物体检测方法。

11、相较于现有技术，本申请实施例提供的基于时空空隙度的物体检测方法，通过获得具有时间序列的多帧回波图，构造每帧回波图对应的回波金字塔以获得每帧回波图空间维度上的多尺度观测；之后基于回波金字塔，沿时间维度进行相同空间尺度下的观测，得到多尺度观测下的空隙度图，能够通过构建回波金字塔解决单尺度观察无法有效区分目标物体和混响的问题，基于回波金字塔还可以降低空隙特征的计算复杂度，降低了多尺度观察的计算量。此外，将空隙度从时间维度扩展到时空维度，提高了基于时空空隙度的物体检测结果的准确率。

技术特征：

1.一种基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述构造每张原始回波图对应的回波金字塔包括：

3.根据权利要求2所述的基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述降低分辨率处理包括低通滤波处理与下采样处理。

4.根据权利要求2所述的基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述对每张原始回波图进行预设次数的降低分辨率处理包括：

5.根据权利要求4所述的基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述利用每张原始回波图与对应的多张低分辨率回波图构建所述回波金字塔，包括：

6.根据权利要求5所述的基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述基于所述时间标签，计算多个回波金字塔中预设层级标签对应的图像之间的时空空隙度，包括：

7.根据权利要求6所述的基于时空空隙度的物体检测方法，其特征在于，所述时空空隙度的计算公式包括：

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于时空空隙度的物体检测方法。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于时空空隙度的物体检测方法。

技术总结
本申请提供一种基于时空空隙度的物体检测方法、电子设备及存储介质，所述方法包括：通过获得目标区域中具有时间序列的多帧回波图，构造每帧回波图对应的回波金字塔以获得每帧回波图空间维度上的多尺度观测；基于回波金字塔，沿时间维度进行相同空间尺度下的观测，得到多尺度观测下的时空空隙度图，根据时空空隙度图确定目标区域中的目标物体。本申请提供的方法能够提高基于时空空隙度的物体检测结果的准确率。

技术研发人员：谢翔,邹少锋,李国林,张春,贾雯
受保护的技术使用者：深圳清华大学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13