“任务明确,现在,开始行动!”
随着李晓宇一声令下,整个“运动控制与算法研究室”,瞬间就变成了一个高速运转的战争机器!
林涛,这位刚刚上任的年轻主任,第一次,感受到了什么叫做“与死神赛跑”的,窒息般的压力。
京城西山指挥中心,一条加密的数据专线,被直接接到了他们的实验室。
“实践二号”遥感卫星,每围绕地球飞行一圈,掠过目标海域上空时,其搭载的合成孔径雷达所扫描到的,最原始的,未经任何处理的,包含了数亿个像素点的图像数据,就如同数字瀑布一般,源源不断地,涌入他们面前那几台386电脑的硬盘里。
然而,当林涛和他的团队,第一次打开这些原始数据包时,所有人的心,都凉了半截。
“这……这怎么可能找得到?”一名年轻的组员,看着屏幕上那片充满了噪点和干扰条纹的,如同雪花般的灰度图像,发出了绝望的呻吟,“这里面,海浪的反射信号、云层的干扰信号,甚至是一些大型海洋生物的信号,都和我们要找的船只信号,混杂在一起!用我们现在学的模板匹配算法,别说六分钟,就是给我们六天,也算不出来啊!”
另一位负责计算的博士生,也给出了一个令人沮-丧的结论:“我粗略估算了一下,以我们386电脑33兆赫兹的算力,要对一张100兆大小的原始图像,进行一次完整的模板匹配运算,至少需要72个小时!而且,误报率,可能高达90%以上!”
难题,如同一座无法逾越的大山,死死地,压在了这支刚刚成立的,年轻的队伍面前。
实验室里的气氛,变得无比沉闷。每个人的脸上,都写满了焦虑和无力。
就在团队士气即将跌入谷底的时候,实验室的门,被轻轻推开了。
李晓宇,端着一杯热气腾腾的茶,走了进来。
他看了一眼白板上,那些被众人写了又划掉的,复杂的传统算法,又看了看一张张充满了挫败感的年轻脸庞,笑了笑。
“怎么,遇到麻烦了?”
“总工……”林涛站起身,脸上满是愧色,“我们……我们可能,完成不了您交代的任务。计算量太大了,我们现有的算法和硬件,根本……”
“谁让你们,用这种笨办法了?”李晓宇打断了他,走到白板前,拿起笔,将上面那些复杂的公式,毫不留情地,全部擦掉!
“你们的思路,从一开始,就错了。”
在所有人困惑的目光中,李晓宇在崭新的白板上,只写下了两个词:
“降维”
“特征”
“你们想一想,”他转过身,如同一个循循善诱的老师,开始了他的讲课,“我们要在人山人海里,找一个特定的人,最快的方法是什么?是一个像素一个像素地去比对他的照片吗?”
“不!”他自问自答,“是去寻找他最独特的‘特征’!比如,他今天穿了一件红色的外套!我们只需要,从人群中,把所有穿红色衣服的人,都筛选出来,我们的搜索范围,是不是瞬间就缩小了一万倍?”
“同样的道理!”他的笔尖,在白板上重重一点!“我们不需要,去识别一艘完整的,包含了上万个细节的‘船’!我们只需要,去识别出,‘船’在这张雷达图像里,最核心,最与众不同的‘特征’!”
“那什么是‘船的特征’?”
他迅速地,在白板上画出了一张简化的雷达信号图。
“第一!在雷达回波信号中,它是一个由金属构成的,高反射体!所以,在灰度图上,它必然是一个‘亮白色的斑点’!”
“第二!它是一个人造物,拥有规则的几何外形!所以,它必然是一个,长宽比例,大致符合我们‘东风号’数据的,‘矩形’!”
“第三!它的边缘,是清晰的,与周围那些杂乱无章的,海浪的随机信号背景,在灰度值的变化率上,存在着明显的‘突变’!”
“亮白色的斑点、固定的长宽比、清晰的边缘!”
李晓宇的声音,铿锵有力,每一个字,都如同惊雷,狠狠地,劈在了林涛和他所有组员的脑海里!
“所以,我们的算法,根本不需要去做什么该死的,复杂的模板匹配!”
“我们要做的,只有两步!”
“第一步:降维!用‘高斯模糊’算法,抹平那些随机的噪点!再用‘二值化’处理,将这张复杂的,拥有256个灰度等级的图像,变成一张,只有‘黑’和‘白’两种颜色的,最简单的‘剪影图’!所有低于我们设定阈值的信号,全部变成代表海洋的‘黑’!所有高于阈值的,都变成代表‘疑似目标’的‘白’!”
“第二步:特征提取!设计一种,全新的,我称之为‘特征算子’的东西!它就像一个长方形的‘小框框’,我们让这个‘框框’,在整张剪影图上,进行高速的滑动窗口扫描!它只做一件事——寻找那些,符合我们‘东风号’长宽比,并且边缘足够清晰锐利的‘白色矩形’!”
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