高分辨率合成孔径雷达图像舰船目标几何特征提取方法

针对高分辨率合成孔径雷达图像设计了一种舰船目标几何特征提取算法.通过视觉注意机制检测目标区域的算法,通过频谱残差视觉显著计算模型求取显著图,完成显著区域的检测以实现舰船目标的初步定位,基于获得的视觉显著图采用最大熵算法完成阈值分割筛选出舰船区域.在提取的舰船切片的基础上,采用针对几何特征的提取算法,经图像预处理、方位角估计、旋转获取最佳表征舰船目标几何轮廓的外接矩形,相对有效准确地提取几何特征;最后,采用典型的TerraSAR-X数据进行仿真实验.结果表明,与传统方法相比,本文提出的频谱残差视觉模型完成合成孔径雷达图像舰船切片的区域分割能够有效降低虚警率,舰船目标的检测速度提高了25%~50%.该方法能够快速稳定地提取舰船目标的几何特征,也更加符合实际高分辨率图像舰船目标检测的应用需求.     

基于非凸正则化项的合成孔径雷达图像分割新算法

合成孔径雷达图像中乘性噪音的存在使合成孔径雷达图像分割变得非常困难.针对这一难题,本文以提高分割准确度,保护图像的几何结构边缘和提高算法的鲁棒性为目的,提出了一种适用于处理合成孔径雷达图像分割的新模型.新模型结合合成孔径雷达图像的区域和边缘信息,首先通过引入非凸的正则化项,定义了能量泛函;然后极小化能量泛函,建立了水平集函数演化的偏微分方程;最后对水平集演化方程的数值求解,实现了对合成孔径雷达图像感兴趣区域的分割.分别采用仿真图像和实测合成孔径雷达图像对新模型进行验证,结果表明,新模型对合成孔径雷达图像具有很强的边缘定位能力,能使目标区域分割更完整.     

基于非凸正则化项的合成孔径雷达图像分割新算法

合成孔径雷达图像中乘性噪音的存在使合成孔径雷达图像分割变得非常困难.针对这一难题,本文以提高分割准确度,保护图像的几何结构边缘和提高算法的鲁棒性为目的,提出了一种适用于处理合成孔径雷达图像分割的新模型.新模型结合合成孔径雷达图像的区域和边缘信息,首先通过引入非凸的正则化项,定义了能量泛函;然后极小化能量泛函,建立了水平集函数演化的偏微分方程;最后对水平集演化方程的数值求解,实现了对合成孔径雷达图像感兴趣区域的分割.分别采用仿真图像和实测合成孔径雷达图像对新模型进行验证,结果表明,新模型对合成孔径雷达图像具有很强的边缘定位能力,能使目标区域分割更完整.     

基于区域分类、自适应滑动窗和结构检测的合成孔径雷达图像联合降斑算法

为了克服传统的基于合成孔径雷达(SAR)图像局部统计特性的降斑算法的缺点,提出了基于区域分类、自适应滑动窗和结构检测的联合降斑算法.首先,联合降斑算法对当前区域进行区域分类,并直接保留强边缘结构和点目标.接着,联合降斑算法对均匀区域和弱边缘结构区域进行滑动窗的自适应增长,从而获得合适的滤波窗口.最后,联合降斑算法对新的滤波窗口使用区域分类.如果滤波窗口属于均匀区域,则直接使用均值滤波;如果滤波窗口属于边缘结构区域,则进一步使用结构检测,并且选择窗口内的均匀子区域作为最终的滤波区域.降斑实验表明,联合降斑算 关键词： 区域分类 自适应滑动窗 结构检测 联合降斑算法     

高分辨率合成孔径雷达图像的Gamma分布下最大后验概率降斑算法

针对传统的Gamma分布下最大后验概率降斑算法不能有效保留均匀区域的点目标, 不能有效保留弱边缘以及不能有效滤除强边缘区域的斑点等问题, 提出了基于第二类统计量的先验参数估计的高分辨率合成孔径雷达图像Gamma 分布下最大后验概率降斑算法. 使用Mellin卷积和斑点的乘性模型, Gamma先验分布的参数可由观察图像的前两阶对数累积量精确估计.所提算法具有解析的滤波输出, 便于实现.农田和城区的高分辨率合成孔径雷达图像的降斑实验表明, 与传统的Gamma分布下最大后验概率降斑算法相比, 所提算法既能有效保留均匀区域的点目标, 又能有效保留弱边缘, 还能有效滤除强边缘区域的斑点. 关键词： 高分辨率合成孔径雷达图像 Gamma分布下最大后验概率降斑算法 第二类统计量 对数累积量     

基于SoC的海天背景下红外斑状目标检测技术

基于红外目标检测的算法在军事和民用领域发挥着重要的作用,然而,在低信噪比条件下,对于飞机、船舶等红外斑状目标的检测存在难度大,误检率、虚警率高等困难.对此,提出了 一种基于机器学习的红外斑状目标的算法,检测像素面积在3×3到100×100的红外目标.算法部分采用了形态学方法对目标进行预提取,并使用HOG特征提取与SVM...     

基于伪魏格纳分布分解的合成孔径雷达图像目标与阴影分割

在二维魏格纳分布的框架内,针对魏格纳变换的交叉项问题和计算量大的问题,提出了合成孔径雷达图像局部伪魏格纳变换的目标和目标阴影的分割方法.首先,将合成孔径雷达图像进行二维伪魏格纳变换,得到各像素点的二维能量谱图;然后提取各像素点的二维能量谱图对应位置值形成多个不同频段的与原图像同大小的能量谱图;最后,对不同频段的能量谱图采用不同的处理方法后,将各能量谱图相加处理后形成区域标识图像,最终得到原图像的目标和目标阴影分割图像.本文利用该方法对MSTAR切片图像进行了分割试验,并对分割图像与频谱最大值距离或方位分割算法和基于双参量CFAR与隐马尔科夫联合分割算法进行了分割图像对比度对比.实验结果表明,采用本文算法的合成孔径雷达分割图像,对比度明显提高,且保留了目标图像细节.     

基于伪魏格纳分布分解的合成孔径雷达图像目标与阴影分割

在二维魏格纳分布的框架内,针对魏格纳变换的交叉项问题和计算量大的问题,提出了合成孔径雷达图像局部伪魏格纳变换的目标和目标阴影的分割方法.首先,将合成孔径雷达图像进行二维伪魏格纳变换,得到各像素点的二维能量谱图|然后提取各像素点的二维能量谱图对应位置值形成多个不同频段的与原图像同大小的能量谱图|最后,对不同频段的能量谱图采用不同的处理方法后,将各能量谱图相加处理后形成区域标识图像,最终得到原图像的目标和目标阴影分割图像.本文利用该方法对MSTAR切片图像进行了分割试验,并对分割图像与频谱最大值距离或方位分割算法和基于双参量CFAR与隐马尔科夫联合分割算法进行了分割图像对比度对比.实验结果表明,采用本文算法的合成孔径雷达分割图像,对比度明显提高,且保留了目标图像细节.     

合成孔径成像激光雷达成像算法研究

在描述了调频连续波信号模型以及其外差接收体制特点的基础上,针对传统合成孔径雷达的“一步一停”模型中忽略的平台连续运动引入的多普勒频移项,采用线性调频连续波信号的合成孔径成像激光雷达瞬时距离较传统合成孔径雷达的改变.推导出在该模型下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法,一并考虑了在连续波信号模型中多普勒频移项对成像的影响.仿真证明了该算法能有效补偿平台连续运动带来的影响.     

基于dechirp弹载SAR的改进后向投影算法

针对弹载合成孔径雷达 (SAR) 距离徙动补偿困难以及原始后向投影(BP)算法计算量大实时性差的问题, 本文提出了一种基于解线频调 (dechirp) 弹载SAR的改进BP成像算法. 首先建立导弹在末制导阶段的dechirp回波信号模型并完成距离向的聚焦, 然后对距离向进行条带划分, 结合子孔径合并和图像分裂技术将每个条带内的回波反向投影至成像区域进行相干累加, 从而得到成像区域的SAR图像, 最后分别采用原始BP算法与本文改进BP 算法进行模拟和实测对比实验. 实验结果表明, 该算法能够对目标区域精确成像; 由于各条带间的成像是相互独立的, 易于算法的简化及并行处理, 极大地降低了算法的运算量、提高了运算速度, 增强了算法的工程可实现性. 该研究成果在遥感, 目标的探测与识别, 精确制导等领域中具有重要的应用价值. 关键词： 合成孔径雷达 弹载 解线频调 后向投影算法     

合成孔径成像激光雷达成像算法研究

在描述了调频连续波信号模型以及其外差接收体制特点的基础上,针对传统合成孔径雷达的"一步一停"模型中忽略的平台连续运动引入的多普勒频移项,采用线性调频连续波信号的合成孔径成像激光雷达瞬时距离较传统合成孔径雷达的改变.推导出在该模型下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法,一并考虑了在连续波信号模型中多普勒频移项对成像的影响.仿真证明了该算法能有效补偿平台连续运动带来的影响.     

双基地角时变下的逆合成孔径雷达越分辨单元徙动校正算法

采用双基地逆合成孔径雷达距离-多普勒算法成像时,目标尺寸较大或累积转角过大,会引起越分辨单元徙动现象,影响成像质量.针对双基地角时变下逆合成孔径雷达成像的越分辨单元徙动问题,提出了一种校正算法.首先,建立了双基地逆合成孔径雷达回波模型,分析了越分辨单元徙动的产生机理,并通过广义的Keystone变换实现了越距离单元徙动的校正,同时消除了目标非匀速转动对成像的影响.然后,基于图像对比度最大准则估计了图像的等效旋转中心位置,并对距离向绝对定标,进而构造补偿相位项,完成了越多普勒单元徙动的校正.仿真实验结果表明,此方法能够有效地校正双基地角时变下的越分辨单元徙动,提高成像质量.     

Sentinel-2卫星的多光谱轻量级船舶目标检测算法

近年来深度卷积神经网络在可见光船舶检测方面取得了显著的进展，然而，大多数相关研究是通过改进大型的网络结构来提高检测性能，因此加大了对更高计算机性能的需求。此外，可见光图像难以在云、雾、海杂波、黑夜等复杂场景检测到船舶。针对以上问题，提出了一种融合红（red, R）、绿（green, G）、蓝（blue, B）和近红外（NIR）4个波段光谱信息的由粗到精细的轻量型船舶检测算法。与现有的方法中根据光谱特性利用水体检测算法提取水体区域不同之处是该算法是利用改进的水体检测算法来提取船舶候选区域。为获取更准确的候选区域，对船舶、厚云、薄云、平静海面、杂波海面5种场景中4个波段的像素值进行了统计分析，选取近红外大于阈值作为辅助判断，并以其中心点获取候选区域32×32大小的切片，并对切片进行非极大值抑制，由此获得了船舶粗检测结果。随后构建了轻量级LSGFNet网络对船舶候选区域切片进行精细识别。构建的网络融合了1×1卷积提取的波谱特征与3×3的提取几何特征，为防止光谱特征与几何特征的信息在融合时“信息不流通”，在LSGFNet网络中引入了ShuffleNet中的通道打乱机制，并减小了模型结构，与典型的轻量级网络相比具有更好的效果且模型较小。最后，利用Sentinel-2卫星多光谱10 m分辨率数据构建了512×512大小的1 120组数据进行粗检测，以及32×32大小的6 014组数据进行精细网络训练，其中候选区域粗提取的查全率为98.99%，精细识别网络精确度为96.04%，不同场景下的平均精确度为92.98%。实验表明该算法在抑制云层、海浪杂波等干扰的复杂背景下具有较高的检测效率，且训练时间短、计算机性能需求低。     

基于Contourlet变换的自适应SAR图像相干斑噪声抑制算法

为了保持高岛分辨率合成孔径雷达(SAR)图像中的纹理结构,提出了一种基于BivaShrink模型的Contourlet 域SAR图像相干斑噪声抑制算法.联合当前层和父层的Contourlet系数,通过计算局部方差一致性范数和区域能量比,自适应地确定方差估计区域的形状和大小.从而对原始图像方差进行最优估计.实验结果表明,算法在噪声的去除和结构信息等细节的保持上均不同程度的优于小波BivaShrink去噪算法和Contourlet 阈值去噪算法,主观效果和数值指标都有较好改进.     

毫米波步进频连续波SAR成像系统研究

研究了一种基于毫米波的步进频连续波合成孔径雷达成像系统.基于算法研究,搭建了成像硬件及软件系统,实现信号扫描及回波信号的采集与处理.处理后的信号通过成像算法计算,获得目标物体的三维图像数据.实验测试了系统x、y、z方向的分辨率,测试结果表明系统x方向分辨率在8～9 mm,y方向分辨率为12 mm,z方向分辨率为40 m...     

合成孔径雷达图像反演海面风向新方法的研究

提出了利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法来反演合成孔径雷达图像海面风向的新方法. 首先将高分辨率合成孔径雷达图像去噪、降采样并分割成数个子图像,利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法求解所关注子图像每一个点的梯度方向,在此基础上通过带有距离权重的目标函数确定子图像整体强度的梯度方向,该梯度的垂线方向就是所要求解的风向,然后进行模拟试验,在添加误差为10%的随机扰动情况下,分别基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法与基于有限差分的Sobel算子方法来反演风向,结果表明,前者误差为0.7293°,后者误差为13.5069°,最后进行了实例试验,结果显示,Sobel算子方法的部分风向反演结果偏离整体风向明显,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果一致性较好. 将三个船舶报风向与相应位置合成孔径雷达图像的海面风向反演结果进行对比,Sobel算子方法的风向反演结果平均误差在9.0331°,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果平均误差仅为1.1148°. 关键词： 合成孔径雷达 海面风向 数值微分 Sobel算子     

基于图像熵的各向异性扩散相干斑噪声抑制

本文提出了一种基于图像熵的各向异性扩散滤波方法. 该方法使用图像熵作为边缘检测算子, 避免了由于均值和方差等统计量的估计带来的误差, 提高了边缘检测能力. 试验结果表明该方法能够获得比传统方法更好的相干斑噪声抑制效果. 关键词： 相干斑抑制 各向异性扩散 图像熵 合成孔径雷达     

合成孔径雷达光学处理器的检测方法

本文以一个通用合成孔径雷达光学处理器(简称OSARP)的检测为例,来说明OSARP的检测方法。给出OSARP的每个可调部件与合成孔径雷达(简称SAR)数据片的各特征参数间的关系,通过测量调整量求得OSARP的适用范围;用普通检测目标加位移透镜,来检测OSARP的成像质量。同时用模拟的SAR数据片,以另一种方法对OSARP做检测,结果相同。最后处理了真实SAR数据片,用来展示SAR和OSARP的综合成像质量。文中给出一些实验照片和数据,结果表明,本检测方法是可行的。     

基于线性不变矩的特征图象配准算法研究

针对图象差异较大的光学图象与合成孔径雷达图象(SAR)的特点,设计了一种基于特征的图象配准的算法,包括特征提取、匹配、控制点选取、变换系数计算和误差计算等步骤.在特征提取中,对于雷达图象需要进行预处理并采用LOG提取图象轮廓.在匹配算法中,以线性不变矩作为特征量,对现有基于图象轮廓特征的匹配算法进行了改进.采用上海浦东地区的Radarsat-1S2模式图象与LandsatTM-5波段图象作为待配准图象.实验结果表明,该方法可以较好地完成光学图象与SAR图象的配准,有着较高的应用价值.     

局部噪声斑块InSAR干涉图相位解缠算法

针对干涉合成孔径雷达干涉图由于局部噪声、阴影或条纹断裂等原因导致残差点集中、产生不可靠数据点噪声斑块,从而引起相位解缠困难的情况,提出基于掩膜滤波的质量图引导权值的四向加权最小二乘相位解缠迭代算法.首先对噪声斑块区域进行掩膜滤波处理,有效保留该区域真实相位信息,防止大误差传播.再结合最大相位梯度和相位导数变化的质量图法来定义权值,构造新的四项最小二乘迭代法,并用其对掩膜区域进行填充,抑制误差传递、提高运算速度、改善过度平滑作用.模拟及真实数据实验表明,该方法解缠精度高,能真实还原干涉合成孔径雷达干涉图局部噪声斑块的原始相位.与传统最小二乘法相比,其差分方程矩阵带宽变大,填充效果更好,迭代次数更少,精确度更高,解决了因噪声集中导致干涉合成孔径雷达图像解缠难度大的问题.