SAR图像目标峰值特征提取与方位角估计方法研究

目标峰值特征是SAR图像目标识别的重要特征之一。峰值特征提取是SAR图像目标识别的一个重要步骤，为了由SAR图像快速、精确地提取目标峰值特征．本文首先研究了SAR图像目标峰值特征提取方法，提出了一种“子像素”级精度的SAR图像目标峰值特征提取方法．并通过仿真实验分析了峰值位置、峰值幅度的估计精度。由于目标SAR图像或SAR图像特征矢量对目标方位角变化的敏感性，因此，为了提高SAR图像目标识别系统的分类效率，本文还研究了SAR图像目标方位角估计方法，提出了一种利用峰值特征基于线性回归的sAR目标方位角估计方法，和现有方法相比，该方法除了计算速度快，估计精度较高之外，还能在估计方位角的同时，给出该估计的置信区间，从而更好的满足SAR ATR的实际需要。文中通过对大量实测MSTAR SAR图像目标方位角的估计实验，验证了本文目标峰值特征提取及方位角估计方法的有效性。     

一种变化检测的新算法

变化检测技术是遥感图像应用中的关键技术之一。在分析变化检测算法的基础上，提出了一种新的变化检测算法，该算法主要由三步组成：差图像的优化获取、变化区域的准确检测、目标阴影的修正。仿真结果表明了本文所提算法对变化目标的检测准确可靠，且对背景有较强的鲁棒性。     

基于集成活动轮廓模型的SAR图像分割方法

图像分割是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像自动解译技术中的一个重要问题。基于活动轮廓的思想,给出了一种适应于SAR图像分割的集成活动轮廓模型。该模型综合利用SAR图像的边缘和区域特性,通过检测算子提取SAR图像的边缘信息,利用似然函数的最大化提取图像中不同统计信息的区域;通过边缘和区域的共同曲线运动实现对SAR图像的分割。利用加性算子分裂算法,给出了该模型的快速实现方法。通过MSTAR和实测星载SAR数据进行试验验证,并与其他算法比较,结果表明：所提方法适应性强,可适应复杂背景的SAR图像分割,并且分割定位准确、收敛速度较快;所提实现算法稳健,能适应不同参数设置,且对初始条件不敏感。〖JP〗     

一种SAR图像特征增强新方法

军事目标的SAR图像特征在合成孔径雷达目标识别(SAR ATR)中扮演着重要的角色。提出了一种在多小波域中用维纳滤波重构进行SAR目标图像特征增强的新方法,并在此基础上进行了目标图像分割。实验结果表明,该方法能够有效增强SAR图像中的目标区域特征,增大目标和背景杂波之间的统计可分离度,有利于目标图像的精确分割和特征提取。     

基于逆ω-κ算法的SAR欺骗干扰方法

提出一种新的SAR欺骗干扰方法,其基本原理是干扰机在SAR副瓣区域快速生成覆盖保护区域的干扰信号,然后按照SAR发射信号的重复频率逐条发射干扰信号,最终使得干扰图像融合到真实场景之中,破坏和掩盖真实图像中的一些重要特征。为了实现快速的场景目标干扰,文中结合逆ω-κ算法,将一幅雷达灰度图转化为干扰信号。仿真试验表明,该方法可以有效实现对SAR的欺骗式干扰。     

结合形态学理论与Hough变换的SAR图像线目标检测方法

针对典型线状军事目标,提出一种SAR图像的目标检测方法。该方法首先将分块阈值分割的思想应用于未经斑点噪声抑制的原始SAR图像,得到ROI(Region of Interest)图像;然后,利用区域的几何特征有效地剔除大量虚警,并采用形态学梯度算子提取目标的边缘信息,与传统的Canny边缘检测相比,边缘轮廓更加连贯;最后,利用Hough变换对梯度图像进行直线检测,得到机场跑道的边缘。该方法对原始SAR图像采用传统的图像处理技术进行目标检测,因此,比基于SAR图像统计特性的目标检测方法简单易行。对真实SAR图像的实验结果验证了该方法的有效性。     

一种面向对象的机场跑道变化检测方法

利用遥感影像变化检测技术获取机场跑道变化信息,可以为机场跑道打击效果评估等多种军事应用提供决策支撑。为了快速、准确的检测出机场跑道的变化区域,并定量、定性的获得变化属性,文章以"资源三号"卫星影像为例,提出了一种新的面向对象的机场跑道变化检测方法。首先,将经过配准处理的前后时相遥感影像进行多尺度分割,分割尺度利用尺度参数估计(Estimation of Scale Parameters,ESP)算法确定;之后,利用影像分割结果对不同时相的对象进行切割,形成前后时相上位置、大小一致的对象单元,再利用不同时相对象间的变化向量大小确定变化区域;最后,利用特征空间优化之后的特征集合对已确定的变化区域对象进行监督分类,获得机场跑道内部各对象的变化属性。结果表明:在变化区域的检测上,该方法避免了单张影像的分类过程,可有效提高检测效率;在变化类别的检测上,该方法在检测出的变化区域基础上进行分类,可大幅提高变化类别的检测精度,并且能够获得更为丰富的变化属性和满足快速准确检测机场跑道相关变化的信息。     

基于RCS曲线的SAR图像点目标变化检测

地物目标的物理结构、表面粗糙度或地物目标类型发生了变化,则其后向散射能量一 般会发生相应的变化,对应的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)也会发生变化,这 将导致合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像的亮度和色泽发生变化。提出 了一种新的基于RCS曲线特性的SAR图像目标变化检测算法。该算法不同于以往的基 于图像域的变化检测算法,从目标的散射特性提取目标的变化信息,避免了不同时相的SAR 图像对误配准所带来的错误。并进行了仿真实验,实验结果表明可行。
     

“资源三号”卫星图像影像特征匹配方法研究

随着中国遥感卫星的迅速发展,要求影像几何质量评价方法可以在待评图像和参考图像间提取出精确且分布均匀的控制点信息。文章提出一种基于多源、高精度遥感图像的特征点匹配方法。该方法首先用加速稳健特征（Speeded Up Robust Features,Surf）算法对＂资源三号＂卫星图像和参考图像进行粗匹配以建立两幅图像间的整体几何关系,通过对相同区域进行wallis滤波增强图像纹理信息,然后用Surf算法进行特征点的提取和匹配,最后利用对极几何约束剔除误匹配点。试验结果表明,该方法可以全自动、快速和精确的提取影像控制点。     

星载合成孔径雷达图像的飞机目标检测

针对大场景下星载合成孔径雷达(SAR)图像中飞机目标检测问题,提出一种端到端的飞机目标检测算法。先在大场景SAR图像中对机场目标进行粗检测,定位机场区域,再通过精确分割算法获得机场的精细区域。对机场区域中的飞机目标进行检测,采用一种基于Canny算子的边缘检测与卷积神经网络结合的飞机目标检测算法。通过飞机边缘检测、边界框预处理等操作确定潜在飞机目标在机场中的位置范围,采用基于GoogLeNet的卷积神经网络对可疑目标进行鉴别。利用星载合成孔径雷达数据对算法进行验证,证明该方法的有效性与实用性。     

顾及不确定性分析的多数投票 SAR 影像变化检测

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）影像变化检测是遥感领域的一个重要研究方向。文章以投票法（Majority Voting，MV）为基础，提出一种全新的顾及不确定性分析的SAR影像变化检测方法（Uncertainty Analysis-based MV，UAMV）。首先选取三组典型的差分影像生成算法，生成三组互补的差分影像。然后使用模糊C均值聚类估算每组差分影像的关于变化类和未变化类的模糊隶属度函数。最后用模糊集合和信息熵理论优化MV，构建顾及不确定性分析的多数投票法，并用所构建方法融合三组差分影像的模糊隶属度函数，生成变化检测图。为验证文章方法的有效性，通过三组真实SAR影像数据进行实验分析。实验结果表明：1）通过用信息熵分析MV融合过程中的不确定性，能够显著提高MV的变化检测性能；2）与7种现有相关算法相比，UAMV方法能够取得更优的变化检测结果。该研究为SAR影像变化检测提供一种新的思路和方法。     

基于SVM的SAR图像中水上桥梁目标的检测

针对SAR图像中桥梁目标的特性,提出了一种基于统计特性和先验知识相结合的桥梁目标检测方法。通过对SAR图像中桥梁和背景的分析,首先对河流区域进行特征提取,再利用支持向量机方法对数据进行训练建模,通过训练后的模型对SAR图像中的河流进行分割,最后在分类后的二值图中按方向累加能量最小准则进行桥梁目标检测。基于真实SAR图像的实验结果显示,此方法不需要对SAR图像进行复杂的预处理,有强的抗斑点噪声性,能快速检测SAR图像中的桥梁目标。     

高分辨率SAR图像分割及目标特征提取

提出了一种非监督SAR图像快速分割算法,对分割得到的目标区域进行特征提取.分割方法利用固体热扩散模型与图像尺度空间的等价性,在SAR图像初始分割的基础上,引入最大后验概率矩阵的各向异性多尺度平滑,在保持图像结构信息的同时滤除斑点噪声对于分割的影响.然后提取目标区域6个特征以详细描述目标,实验结果表明：该方法计算速度快,能够从获得的目标区域得到大量有用的信息.     

利用多尺度小波变换改进PS点目标探测

如何从SAR图像中自动识别出有效的永久散射体（PS）是PS干涉系统中的关键环节之一。小波多尺度积能够反映目标信号与噪声在各频带之间的关联性,可以通过小波多尺度积来凸显目标。小波模极大值法通过搜索尺度空间中的模极大值,并利用信号和噪声不同的尺度特性来定位和识别目标。文章对这两种识别方法进行理论分析和实验对比,使用南京地区ENVI—SAT卫星的单视复图像数据进行了PS点的提取。实验结果表明：基于小波变换的多尺度PS点识别方法能够有效地降低雷达噪声的影像,可以在各种复杂的背景情况下有效地识别PS点。其中,小波模极大值法具有更为稳健的抗噪能力。     

基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法

为了解决目标识别、隐身目标设计等研究领域对雷达图像需求日益增加的问题,提出了一种基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法。该方法利用射线追踪计算每一个射线管的散射电场及其在雷达成像平面的投影坐标,通过将所有射线管的贡献在像域进行累加得到1幅二维雷达图像。通过对不同路径射线的聚类,可实现对散射贡献的分离,从而建立目标部件与强散射源的对应关系,并对复杂目标雷达图像进行解释。给出了Slicy目标的快速雷达图像仿真与算例分析,分析结果表明:基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法可对复杂雷达图像进行有效预测,并能对强散射源进行成因分析。     

基于分水岭变换的单幅高分辨率SAR图像建筑物检测方法

提出了一种从单幅高分辨率SAR图像中检测建筑物的算法框架。该框架主要以应用 标记的分水岭变换为基础,针对SAR图像中建筑物所具有的强回波特性与典型的形状特征, 主要采用CFAR检测和文中提出的方向相关分析方法得到标记图像,利用最小强制技术和标记 图像修改原始图像的梯度图,对修改后的梯度图作分水岭变换得到建筑物目标的边界轮廓。 该方法能够引入建筑物目标的特性同时克服分水岭变换固有的过分割缺陷。文中对不同场景 的高分辨率SAR图像进行了实验,实验结果表明,即使在建筑物分布密集的情况下,本文算 法也能正确完整地检测出绝大多数目标,检测率高而虚警率低。     

基于改进Hausdorff测度和遗传算法的SAR图像与光学图像匹配

提出了一种新的基于边缘的合成孔径雷达（SAR）图像与光学图像匹配算法。在这种算法中，首先针对SAR图像低信噪比（SNR）与乘性噪声模型的固有特性提出了一种边缘特征的提取方法。在获取光学图像与SAR图像边缘图的基础上，根据Hausdorff距离具有强抗干扰能力和容错能力的特点，采用了改进的Hausdorff距离作为相似性测度。在搜索策略上，根据遗传算法的固有的并行性，采用遗传算法来加快搜索的速度。通过大量基于同一地区的光学图像与SAR图像匹配的试验结果表明，这种算法鲁棒性好，匹配精度高，计算速度快。     

SAR图像强回波目标检测的偏态分布方差方法

对复杂背景下的SAR图像强回波目标检测问题进行了研究,提出了基于偏态分布方差的自适应检测算法。首先设计一种新的基于偏态分布模型的方差滤波器,偏态分布方差滤波器可减少相干斑噪声对检测的不良影响,提高图像方差的差异性,即强目标回波边缘灰度方差相对于强目标回波灰度方差、背景杂波灰度方差更小。其次,算法改进了根据图像复杂度自动选取阈值方法,通过自适应检测小方差像素,实现强回波目标检测。仿真结果说明该算法能够对SAR图像强回波目标较快地进行准确检测。相比方差特征法(VAR)和扩展分形特征法(EF)在检测速度与虚警率方面均具有较大的优越性。