摘 要

无人船的航行中，有一个关键因素就是对周围环境的感知，以确定环境内的障碍物，从而确定可航行区域。而无人船环境感知系统一般包含摄像机、连续波雷达和激光雷达等感知设备。本论文从无人船环境感知系统中选取其中的一种连续波雷达作为感知设备，以其图像为研究对象，基于图像处理技术，使用matlab软件作为工具，对图像进行处理并提取出图像中的有用信息，最终区分出航道中的船舶。本文主要工作：首先研究雷达图像预处理，包括图像灰度化、图像滤波和图像二值化。其次研究是特征提取，包括图像掩膜和图像特征提取，经过比较选取了利用matlab中的regionprops函数来获得所需的图像特征，最后一步则是实现目标识别。

在图像滤波的过程中，选择了两种不同的算法：中值滤波算法和均值滤波算法，采用两种不同大小的窗口来运行这两种算法，并对结果进行客观分析，找出最优的方法。同理，在二值化过程中，选择了三种方法对图像进行二值化处理，同样对结果进行分析，找出其中最优的方法。在特征提取过程中，首先采用数学形态学方法处理图像以突出原始图像的信息，然后再提取特征。最后，通过比较图像中目标的特征来找出图像中的船舶，实现识别。

关键词：无人船；雷达图像；图像处理；特征提取

Abstract

There is a key factor in the voyage of unmanned ship is to perceive the surrounding environment to identify the obstacles in the environment and navigable areas.Unmanned ship environment perception systems include sensing devices like continuous wave radar, laser radar and video camera .The theme mainly takes one of the perception systems,continuous wave radar as sensing devices and its image as the research object,based on image processing technology,used matlab to Extract the useful information in the image for the purpose of distinguishing between the target channel.There are following Works:The first step is the preprocessing of radar image,including:image gray processing、image filtering and image binaryzation.The second step is image feature extraction.This step can be divided into two parts:image masking and image feature extraction.In this step,the image characteristics are gained by the regionprops function in matlab atter comparing different methods.The The finally steps is target recognition.

In the process of image filtering, two different algorithms are chosen.They are median filtering algorithm and mean filtering algorithm.Then two different size of window is used to run the two algorithms.And analyze the results of these algorithm and find the best algorithm.Similarly, in the process of binarization，choose three kinds of method of image binarization processing，analyze the results of these algorithm and find the best algorithm.In the process of feature extraction, first the mathematical morphology method is adopted to deal with the image in order to highlight the information of original image, and then the extracted features.Finally, by comparing the characteristics of the target in the image to find out the image of a ship.

Key words:unmanned ship;radar image;image processing; feature extraction

目 录

第一章 绪论 1

1.1 选题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 无人水面船的国内外研究现状 1

1.2.2 图像处理技术发展概述 4

1.3 论文研究内容及章节安排 4

第二章 连续波雷达 1

2.1 雷达基本原理 1

2.2 雷达的功能组成和参数 2

2.2.1 雷达功能组成 2

2.2.2 雷达主要参数 3

2.2.3 FURUNO-1831雷达 4

2.3 本章小结 4

第三章 图像预处理 5

3.1 图像噪声 5

3.2 图像灰度化 6

3.3 图像滤波 8

3.3.1 图像滤波简介 8

3.3.2 图像滤波算法 9

3.3.3 结果分析 10

3.3 图像二值化 14

3.4 本章小结 18

第四章 特征提取与物标识别 19

4.1 去除岸线信息 19

4.2 特征提取 22

4.2.1 数学形态学 22

4.2.2 图像信息提取及识别 25

第五章 小结与展望 28

5.1 小结 28

5.2 展望 28

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义