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机载SAR图像的海上目标检测方法的研究

作　者: 李昭瑞
导　师: 安居白
学　校: 大连海事大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: SAR图像目标检测多分辨率去噪 CFAR
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
引　用: 1次
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内容摘要

合成孔径雷达(SAR)是一种利用微波反射信号成像的雷达,因为其具有全天时和全天候工作的特点,在军事领域应用广泛。随着SAR设备的普及,SAR图像也逐步应用到民用领域,比如海上目标的检测。机载SAR图像由于其高分辨率所以能够有效地保留目标的特征,不过高分辨率图像也为快速目标检测带来了困难。海面情况的复杂、成像时参数的变化以及目标的差异导致目标尺度的不一致性,又对目标检测精度产生很大的影响。机载SAR图像由于其特殊的成像原理导致图像上有斑点噪声,降低了目标检测的精度。本文首先对预处理中的去噪方法进行了研究,对几种去噪方法进行了试验比较。因为直接在高分辨率图像上目标检测时间很长,所以预处理中也要进行多分辨率处理。本文对多分辨率处理和滤波方法结合进行了实验,试验表明,多分辨率处理中的高斯金字塔和滤波处理中的Frost滤波结合对于降低图像分辨率和保持目标特征的效果比较好。对于目标检测的方法,首先详细地分析了恒虚警率(CFAR)方法的原理,试验证明了K分布能够比较好的拟合机载SAR海洋图像上的海杂波；之后分析了局部CFAR方法和全局CFAR方法的特点,指出这两种方法都是基于目标尺度一致的假设,因此不适合复杂背景下不同尺度的目标检测；最后提出了一种利用目标的尺度信息进行多分辨率处理,之后分别使用局部CFAR和全局CFAR方法对不同尺度的目标进行检测,最后对检测结果进行融合的多分辨率CFAR方法。通过对现有的三幅机载SAR图像的5幅截图以及3幅星载(Radarsat-2)图像进行测试的结果表明,本文算法的品质因数为0.85,检测率为93.5%,能对不能背景和不同尺度的目标图像进行有效检测。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 SAR图像预处理研究现状  11-12
    1.2.2 SAR图像目标检测国内外研究现状  12-14
  1.3 本论文的研究思路和内容  14-16
第2章 SAR图像的特点及预处理  16-35
  2.1 SAR图像的特点  16-19
  2.2 SAR图像去噪和增强的方法  19-27
    2.2.1 基于MMSE的空间域滤波  19-20
    2.2.2 基于各项异性扩散的滤波方法  20-22
    2.2.3 滤波效果的评价准则和实验  22-27
  2.3 基于多分辨率的预处理方法  27-31
    2.3.1 双线性插值法  27-28
    2.3.2 图像金字塔多分辨率处理  28-29
    2.3.3 多分辨率处理实验和结果分析  29-31
  2.4 本文的预处理方法  31-33
  2.5 小结  33-35
第3章机载SAR图像海上目标检测方法  35-54
  3.1 CFAR检测算法  35-45
    3.1.1 直方图拟合确定背景分布模型  36-40
    3.1.2 分布模型参数的估计  40-41
    3.1.3 检测阂值的确定  41-45
  3.2 基于分割的检测算法  45-50
    3.2.1 OTSU(最大类间方差)分割方法  45-46
    3.2.2 KSW(最大熵阈值)分割方法  46
    3.2.3 基于分割的检测方法试验  46-50
  3.3 本文基于多分辨率的CFAR检测方法  50-52
  3.4 小结  52-54
第4章实验及结果分析  54-68
  4.1 试验数据库的建立  54-55
  4.2 图像预处理试验及分析  55-60
  4.3 目标检测方法试验及分析  60-66
    4.3.1 目标检测的客观评价准则  60
    4.3.2 目标形态学处理并标识目标区域  60-62
    4.3.3 本文算法目标检测结果  62-66
  4.4 试验结果的分析  66-67
  4.5 小结  67-68
第5章总结与展望  68-70
  5.1 总结  68
  5.2 展望  68-70
参考文献  70-73
附录不同检测结果对比图像  73-79
致谢  79-80
研究生履历  80

机载SAR图像的海上目标检测方法的研究

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