基于分數(shù)譜時頻特征的SAR目標檢測與識別方法研究
本文選題:SAR圖像 + 最優(yōu)分數(shù)域時頻譜分析; 參考:《電子科技大學》2014年碩士論文
【摘要】:SAR目標自動識別(Automatic Target Recognition,ATR)是SAR圖像解譯和分析的重要環(huán)節(jié)。由于SAR圖像不同于其它成像圖像,它摻雜著大量的相干斑噪聲、幾何畸變,易受方位角影響,從而導致背景散射與目標散射間存在差異。因此,如何從SAR圖像中檢測出目標區(qū)域,并提取目標有效信息,從而對SAR目標進行合理解譯是一個亟待攻克的難題。本文主要研究了SAR圖像最優(yōu)分數(shù)域時頻特征的提取,以及在此基礎(chǔ)上完成的高精度SAR目標檢測與識別方法。本文在相關(guān)科研工作者研究的基礎(chǔ)上,將時頻分析與分數(shù)階傅里葉變換相結(jié)合,增加了這種瞬態(tài)分析方法的靈活性,并將該方法用于SAR地面目標檢測,進而開展目標識別方法研究。本文所做的主要研究工作和貢獻如下:(1)研究了SAR ATR的基本理論,掌握了SAR圖像的特性,包括其成像機理,噪聲產(chǎn)生原理及抑制,對SAR目標特性也進行了分析,為本文SAR ATR系統(tǒng)的構(gòu)建打下理論基礎(chǔ)。(2)學習了時頻分析、分數(shù)階傅里葉變換(Fractional Fourier Transform,Fr FT)的基本理論,并在此基礎(chǔ)上深入研究了分數(shù)域時頻分析方法。Fr FT結(jié)合計算復(fù)雜度低的Gabor變換提出了分數(shù)階Gabor變換(Fractional Gabor Transform,Fr GT),并把它推廣至2維SAR圖像信號處理中。(3)對Fr GT最優(yōu)化實現(xiàn)進行了深入的研究,主要是針對窗函數(shù)設(shè)計和最優(yōu)變換階次2方面,并進行了實驗仿真與分析。(4)為了把時頻譜降維可視化,深入研究了最優(yōu)實現(xiàn)后的時頻譜的特征提取方法,選擇最優(yōu)特征,保證檢測的精度。從而提出了基于最優(yōu)分數(shù)域時頻譜特征的SAR目標檢測方法,自適應(yīng)最優(yōu)分數(shù)階Gabor變換(Optimal Fractional Gabor Transform,OFr GT),并進行了實驗仿真與對比分析。(5)深入研究了分類模塊的設(shè)計方法,對分類策略及特征組合進行了討論,參數(shù)尋優(yōu)以及決策融合方式也進行了深入討論,進行了實驗仿真與分析。對實際MSTAR圖像庫處理的結(jié)果中表明,分數(shù)域時頻分析方法為SAR圖像處理提出了一個新思路,且本文提出的檢測和識別方法是可行的。
[Abstract]:Automatic Target recognition (ATR) is an important part of SAR image interpretation and analysis.Because the SAR image is different from other imaging images, it is mixed with a lot of speckle noise, geometric distortion and easy to be affected by the azimuth, which leads to the difference between the background scattering and the target scattering.Therefore, how to detect the target area from the SAR image and extract the effective information of the target so as to interpret the SAR target reasonably is a difficult problem to be solved.This paper mainly studies the extraction of time-frequency features in the optimal fractional domain of SAR images and the method of high precision SAR target detection and recognition based on this.In this paper, the time-frequency analysis and fractional Fourier transform are combined to increase the flexibility of this transient analysis method, and the method is applied to SAR ground target detection.Then the research of target recognition method is carried out.The main research work and contributions of this paper are as follows: 1) the basic theory of SAR ATR is studied, and the characteristics of SAR image are mastered, including its imaging mechanism, noise generation principle and suppression. The characteristics of SAR target are also analyzed.The basic theory of time-frequency analysis and fractional Fourier transform (Fractional Fourier transform) is studied for the construction of SAR ATR system in this paper.On this basis, the fractional domain time-frequency analysis method. Fr FT combined with the Gabor transform with low computational complexity is proposed. The fractional Gabor transform Fractional Gabor Transformator Fr GTN is extended to 2D SAR image signal processing.The realization is studied deeply.Aiming at the window function design and the order of optimal transformation, the experiment simulation and analysis are carried out. In order to visualize the dimensionality reduction of the time-frequency spectrum, the feature extraction method of the time-frequency spectrum after the optimal realization is deeply studied, and the optimal feature is selected.Ensure the accuracy of the detection.Thus, a SAR target detection method based on the spectrum features in the optimal fractional domain is proposed, and the adaptive optimal fractional Gabor transform is optimized Fractional Gabor transform OFR GTN. The design method of the classification module is deeply studied by the experimental simulation and comparative analysis.Classification strategy and feature combination are discussed, parameter optimization and decision fusion are also discussed, and experimental simulation and analysis are carried out.The results of actual MSTAR image database processing show that the fractional domain time-frequency analysis method provides a new idea for SAR image processing, and the detection and recognition method proposed in this paper is feasible.
【學位授予單位】:電子科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2014
【分類號】:TN957.52
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,本文編號:1753640
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