SAR图像舰船目标边缘检测

提出了一种在正则化基础上,利用小波变化实现合成孔径雷达(SAR)图像舰船目标边缘检测的新方法。传统的利用小波变换实现图像边缘检测时,阈值需要人为设定。针对这一问题,文章引入正则化超分辨技术,从贝叶斯框架下的估计问题出发,采用非二次正则化,平滑图像,保护强散射点目标,实现对 SAR图像进行去噪。利用小波变换的局部化特性和多尺度分析能力,检测突变信号,实现对舰船目标的边缘检测。该方法去噪效果好,边缘 定位准确,仿真结果表明了算法的有效性。     

基于特征重用和语义聚合的SAR图像舰船目标检测

针对单阶段算法SSD(Single Shot Detector)检测SAR图像舰船目标时特征利用率不高的问题,提出了基于特征重用和语义聚合的SAR图像舰船目标检测算法。该算法主要包括特征重用算法和语义聚合算法。在SSD检测算法的网络模型中,针对用于目标预测的前端网络进行了改进,通过提出的特征重用算法,将特征图按照通道分成2部分:一部分被卷积处理进行参数学习;另一部分经过池化之后,采用拼接的方式重新利用,可以在进行参数学习的同时,减小参数量和计算量。通过提出的语义聚合算法,将前端网络中位置信息丰富的底层特征和语义信息丰富的高层特征进行融合,提高了区分和定位舰船目标的能力。同时,还根据数据集SSDD中舰船目标尺寸和长宽比的分布情况,减小了锚框的尺寸,增大了锚框的长宽比,使产生的锚框更符合舰船目标特点。实验结果显示,检测准确率在数据集SSDD上从77.81%提升到81.43%,而增加的计算量不显著(平均处理时间从17 ms增加到23 ms)。     

基于Gibbs-Markov随机场与连通聚类的SAR图像恢复

在传统的马尔可夫随机场(MRF)的图像建模方法基础上利用合成孔径雷达(SAR)图像的固有特性对Gibbs-MRF模型进行改进复原SAR图像,并进一步提出用数字形态学中连通性理论进行图像分割。在SAR图像像素空间的邻域内,估计最大后验概率(MAP)时引用Gamma分布代替传统的瑞利分布恢复数据,同时利用像素强度值相关性的连通模型将目标较好地提取出来。充分利用了SAR图像的数字形态信息和像素强度之间的相关性,得到了更好的分割效果。仿真实验说明本文方法是有效的。     

基于MAP估计和广义高斯分布的SAR图像边缘比率检测方法

 合成孔径雷达(SAR)图像的低信噪比和乘性相干斑噪声给SAR图像的边缘检测带来了极大的困难.通过引入广义高斯(GG)分布作为局部均值功率的先验分布模型,给出了局部均值功率在最大后验概率(MAP)意义下的最优估计,进而提出一种新的SAR图像边缘比率检测算子.利用以梅林变换为基础的对数累积量(MoLC)方法估计GG分布的参数,在此基础上给出一种局部均值功率MAP估计和GG分布参数估计的联合迭代求解方法.利用SAR实测数据对本文提出的边缘检测算子进行仿真验证,并将其与平均比率(RoA)算子和指数加权均值比(ROEWA)算子进行了对比,结果表明该算子可以有效克服相干斑噪声的影响,边缘定位准确且虚假边缘明显减少.     

基于双边截断的双参数海上风电站 SAR图像 CFAR检测

文章提出了 1种基于双边截断的双参数海上风电站 SAR图像 CFAR检测器 DTCS-TPCFAR,目的是提高在具有多个目标海上区域和石油泄漏区域等环境下对海上风电站的检测性能。DTCS-TPCFAR所提出的双边截断杂波的方法,能够同时消除高强度和低强度异常值的干扰,同时保留真实的杂波样本。通过使用最大似然估计计算双边截断后样本的均值和标准差,然后通过这 2个参数估计值计算出截断阈值,最后再结合指定的虚警率(Probability of False Alarm,PFA)来对测试单元(Test Cell,TC)进行判断,完成最终的目标检测。这也是首次将 CFAR检测器用于检测海上风电站。文章通过 Sentinel-1数据集来验证该方法的有效性。实验结果表明,文章所提出的算法在相同指定虚警率下,具有更高的检测率(Detection Rate,DR)和更低的误报率(False Alarm Rate,FAR)。     

一种轻量化SAR图像舰船目标斜框检测方法

针对目前基于深度学习的合成孔径雷达（SAR）图像舰船目标斜框检测方法难以满足实时化检测需求的问题,提出了一种轻量化SAR舰船目标斜框检测方法。该方法基于无锚框框架,设计了轻量化的网络结构,对模型参数量和运行速度进行了优化,可直接从头训练。同时,为解决基于角度回归的斜框参数表示方法存在的角度敏感性问题,提出了基于旋转向量的斜框参数表示方法。在公开的SAR图像舰船目标检测数据集上的实验结果表明,所提方法在无需预训练的情况下取得了与迁移学习方法相近的检测精度,模型参数量和运行速度取得了最优结果,充分验证了所提方法的有效性。     

AIS和光学遥感图像引导的星载SAR舰船目标识别网络

星载SAR作为全天时、全天候的感知手段广泛应用于海洋目标识别任务中,由于SAR图像分辨率低、难解译、样本不均衡导致现有单一模态目标识别算法识别精度低。提出了一种AIS和光学遥感图像引导的星载SAR舰船目标识别网络,针对不同模态数据特征维度不同导致难度量问题,利用特征迁移模块在保留各自模态独有特征属性前提下将异构特征映射到共同的空间中度量;针对不同模态不同类别数据存在样本不均衡问题,利用异构特征对齐模块充分挖掘不同模态的互补信息,以细粒度的方式进一步对齐不同模态的异构特征,同时将各个模态的判别性特征作为先验信息迁移至SAR图像模态中。实验部分利用AIS历史数据和光学遥感数据集作为辅助信息,在2个公开的SAR图像舰船目标数据集中进行测试,实验结果表明所提算法通过迁移不同模态信息,有效提升了SAR图像舰船目标的识别准确率。     

INS/SAR组合定位技术研究

主要研究了INS/SAR组合对运动目标的定位算法。首先,建立了INS/SAR组合定位系统数学模型;其次,基于卡尔曼滤波方法和alpha-beta滤波方法完成了INS/SAR组合定位算法设计;最后,考虑组合导航系统误差及导引头测量误差,对定位算法进行了数字仿真及性能分析。仿真结果表明,所设计的INS/SAR组合定位算法在远距对运动目标具有较高的定位精度。     

基于逆Gamma分布的变分自适应滤波算法

针对Bayesian滤波在组合导航量测噪声随机模型不准确时引发的估计精度下降问题,提出了一种基于逆Gamma分布优化的变分自适应滤波算法。该算法借鉴变分Bayesian学习理论,通过逆Gamma分布进一步精化了Bayesian滤波随机模型,准确高效地实现了量测噪声协方差的自适应估计,显著改善了滤波估计性能。最后通过紧耦合组合导航数据仿真实验,结果表明本文所探讨的优化算法能实时跟踪量测噪声变化,保障滤波估计精度,且运算量小速度快,易于工程实现,为今后研究工作于时变噪声环境下的导航系统及其扩展应用提供一定的理论支持。     

多目标跟踪的核粒子概率假设密度滤波算法

提出一种新的多目标跟踪算法：核粒子概率假设密度滤波算法(KP-PHDF)。算法的创新点在概率假设密度滤波算法(PHDF)的目标状态提取步骤,以粒子概率假设密度滤波算法为框架,并运用结合了mean-shift算法的核密度估计(KDE)理论进行概率假设密度(PHD)分布的二次估计、提取PHD峰值位置作为目标状态估计值。分析与多目标跟踪(MTT)仿真的结果表明,与现有序列蒙特卡罗概率假设密度滤波算法（SMC-PHDF）相比,在相同仿真条件下新算法的估计精度提高30.5%。     

利用分数阶Fourier域滤波的机载SAR多运动目标检测

 强度相差较大的多运动目标检测是机载合成孔径雷达 ( SAR)技术的一个重点和难点,传统的频域滤波和现代的时频分布方法都无法解决这个问题。首先分析了机载 SAR运动目标回波本质上为线性调频信号,据此提出一种基于分数阶 Fourier域滤波的运动目标检测新方法,并且应用逐次消去的思想有效地解决了强度相差较大的多目标检测问题。仿真的结果验证了算法的有效性。     

Sum-difference Reduced-dimensional Processing in SAR Image Domain and Statistical Analysis for Ground Moving Target Indication

In this article, a new reduced-dimensional adaptive processing algorithm based on joint pixels sum-difference data for clutter rejection is proposed. The sum-difference data are obtained by orthogonal projection of the joint pixels data of different synthetic aperture radar (SAR) images generated by a multi-satellite radar system. In the sense of statistical expectation, the sum-differ- ence data contain the common and different information of the SAR images. Therefore, the objective of clutter cancellation can be achieved by adaptive processing. Moreover, based on the residual image after clutter rejection, statistical analysis of constant false-alarm rate (CFAR) detection of moving targets is also presented. Simulation results demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed algorithm even with heterogeneous clutter and image co-registration error.     

一种平稳小波方向能量阈值滤波的SAR图像去噪方法

由于SAR图像相干斑噪声是非高斯分布的,无法直接采用光学成像系统的去噪技术处理,因此,目前还没有真正的理想算法广泛适用于SAR图像去噪.在分析目前流行的空频域去噪方法优缺点的基础上,提出了1种小波域SAR图像去噪方法.为了克服离散小波变换缺乏平移不变性及方向选择性受限的缺点,该方法利用平稳小波将图像分解为低频逼近信号和...     

基于样本熵的语音信号检测算法

船舶自身发出的巨大噪声,严重影响了通讯设备通讯端船舶工作者的正常语音交流和通讯,须要进行语音信号增强,将语音信号从背景噪声中检测分离出来。为此,文章在分析语音信号与船舶背景噪声信号时域序列复杂性基础上,提出基于信号序列样本熵的语音信号检测算法。该算法将含噪信号进行分帧后,首先计算每帧信号的样本熵,并根据自适应预设阈值对信号进行初始判断；然后,利用信号通常持续一定时间的连续性,对信号初始判断进行平滑,得到信号的最终判别类别,实现对语音信号的检测。经过大量实测实验数据的验证,环境噪声信号的辨别准确度为 90.33%,语音信号为 95.05%,该算法取得了较好的判别精度。     

基于故障率的测试性验证试验故障样本分配方案

现有的分层抽样算法中故障率数据不准确是导致测试性验证试验结果不可信的一个原因。为解决这个问题,提出了利用验前信息和Monte Carlo仿真相结合的方法计算故障率。首先考虑故障率的随机特性和量级范围,用Gamma分布来拟合故障率的概率分布,根据上下限分位点确定了Gamma分布中的超参数。然后利用舍取抽样得到了大量的服从Gamma分布的随机数,求平均值作为实际系统的故障率值。以此故障率数据进行分层抽样,得到的故障样本分配方案更合理,试验结果更可信。     

A Generalized Approach to Multiresolution Complex SAR Signal Processing

Multiresolution synthetic aperture radar (SAR) image formation has been proven to be beneficial in a variety of applications such as improved imaging and target detection as well as speckle reduction. SAR signal processing traditionally carried out in the Fourier domain has inherent limitations in the context of image formation at hierarchical scales. We present a generalized approach to the formation of multiresolution SAR images using biorthogonal shift-invariant discrete wavelet transform (SIDWT) in both range and azimuth directions. Particularly in azimuth, the inherent subband decomposition property of wavelet packet transform is introduced to produce multiscale complex matched filtering without involving any approximations. This generalized approach also includes the formulation of multilook processing within the discrete wavelet transform (DWT) paradigm. The efficiency of the algorithm in parallel form of execution to generate hierarchical scale SAR images is shown. Analytical results and sample imagery of diffuse backscatter are presented to validate the method.     

基于改进型CFAR的SAR图像目标检测算法

针对传统的双参数恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)算法存在的虚警率高、实现过程繁琐、算法执行效率低等问题,提出了一种改进型的CFAR检测算法。该算法根据SAR图像的统计直方图,对可疑的目标像素进行预筛选,再用2个滑动窗口对像素进行判别。改进型的CFAR检测算法简化了原检测算法的结构,降低了检测结果的虚警率,提高了算法的计算效率,并在国际公开的雷达数据集上进行软件与DSP硬件的应用验证,测试表明该算法的有效性。