SAR圖像艦船目標(biāo)探測(cè)及其樣本制作
本文選題:合成孔徑雷達(dá) + 艦船檢測(cè); 參考:《合肥工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文
【摘要】:海洋艦船目標(biāo)監(jiān)視監(jiān)測(cè)是我國(guó)一項(xiàng)傳統(tǒng)的國(guó)防任務(wù)。合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一種較高分辨率成像雷達(dá),具有全天時(shí)和全天候的工作能力;赟AR的艦船檢測(cè)一直是目標(biāo)檢測(cè)重要的研究?jī)?nèi)容之一。SAR圖像艦船探測(cè)本質(zhì)是從海雜波中將艦船目標(biāo)分割出來(lái),以及目標(biāo)特征提取與類型識(shí)別。然而隨著SAR技術(shù)的不斷發(fā)展和對(duì)艦船檢測(cè)要求的進(jìn)一步提高,一系列新的命題不斷產(chǎn)生;谄惹械膶(shí)際需求,本文展開了如下研究工作:第一,研究了SAR艦船檢測(cè)背景和意義,比較了國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)出國(guó)外基于應(yīng)用角度發(fā)展艦船檢測(cè)的情況,以及國(guó)內(nèi)專注艦船檢測(cè)核心算法的研究現(xiàn)狀;分析了艦船檢測(cè)亟待解決的新的問題和方向。第二,探究了在艦船檢測(cè)應(yīng)用方面SAR圖像成像機(jī)理,分析并給出艦船檢測(cè)中滿足實(shí)際需求的SAR圖像預(yù)處理常用方法,如雜波濾除、入射角校正和幾何校正;分析了影響艦船檢測(cè)的SAR系統(tǒng)因素和海況因素等。第三,歸納了基于恒虛警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)艦船檢測(cè)方法中海雜波統(tǒng)計(jì)經(jīng)典模型,學(xué)習(xí)了不同統(tǒng)計(jì)模型的公式推導(dǎo)、參數(shù)選擇和適用條件,并比較了概率模型優(yōu)缺點(diǎn)等;并在此基礎(chǔ)上介紹了目前研究較多的多階CFAR算法。第四,針對(duì)目前國(guó)內(nèi)在艦船識(shí)別方向雖然理論分析較多,多數(shù)基于人工經(jīng)驗(yàn)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行的,為了分析SAR艦船目標(biāo)檢測(cè)算法性能和開展進(jìn)一步研究,詳細(xì)介紹了基于實(shí)測(cè)艦船信息分析的實(shí)驗(yàn)和基于SAR圖像和艦船自動(dòng)識(shí)別信息聯(lián)合探測(cè)的實(shí)驗(yàn);谏鲜鲅芯繉W(xué)習(xí)討論,圍繞艦船檢測(cè)迫切需要解決的相關(guān)問題,開展了本文較為創(chuàng)新的工作,如下:(1) 針對(duì)高噪聲條件下單視復(fù)SAR圖像研究了基于Rice分布的CFAR檢測(cè)算法,改善了傳統(tǒng)概率模型在噪聲較大情況下檢測(cè)精度較低的情況。(2)對(duì)SAR圖像中艦船目標(biāo)特征分析,并考慮到CFAR算法中虛警率的調(diào)設(shè)過(guò)多地依賴人工先驗(yàn)知識(shí),使得最終檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定。研究了基于SAR目標(biāo)高亮度、高密集度特征的艦船檢測(cè)算法,并與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)處理方法進(jìn)行比較,優(yōu)勢(shì)較為明顯。(3)詳細(xì)敘述了高分辨率SAR圖像艦船樣本庫(kù)建設(shè)問題,并研究了艦船目標(biāo)幾何特征提取方法,在此基礎(chǔ)上分析了極化方式和入射角對(duì)艦船長(zhǎng)度的影響,為開展SAR圖像艦船類型識(shí)別做了一定的基礎(chǔ)。
[Abstract]:The monitoring and monitoring of marine ship targets is a traditional national defense task in China. Synthetic Aperture Radar (SAR) is a high resolution imaging radar. It has all day and all-weather working ability. The ship detection based on SAR is one of the important research contents of the target detection. The essence of the.SAR image ship detection is the essence of the ship detection. The ship targets are segmented from the sea clutter, and the target feature extraction and type recognition are extracted. However, with the continuous development of SAR technology and the further improvement of ship detection requirements, a series of new propositions are constantly produced. Based on the urgent practical needs, the following research work has been carried out in this paper. First, the background of SAR ship detection is studied. And significance, compare the development situation at home and abroad, summarize the situation of developing ship detection based on the application angle in foreign countries, and the research status of the core algorithm focusing on ship detection in China; analyze the new problems and directions to be solved in ship detection. Second, explore the imaging mechanism of SAR image in the application of ship detection and analyze and give it The common methods of SAR image preprocessing, such as clutter filtering, incident angle correction and geometric correction, are produced to meet the actual needs of ship detection, such as the SAR system factors and sea condition factors affecting ship detection. Third, the classical model of the sea clutter based on the Constant False Alarm Rate (CFAR) method is summed up. The formula derivation of different statistical models, parameter selection and application conditions are studied, and the advantages and disadvantages of the probability model are compared. On the basis of this, the multi order CFAR algorithm is introduced. Fourth, although there are many theoretical analyses in the direction of ship recognition in China, most of them are based on artificial experience and simulation data. The performance and further research of SAR ship target detection algorithm are analyzed, and experiments based on measured ship information analysis and joint detection based on SAR image and ship automatic recognition information are introduced in detail. Based on the above research and discussion, the relevant problems which are urgently needed to be solved around ship detection are discussed, and the innovation of this paper is carried out in this paper. The following work is as follows: (1) the CFAR detection algorithm based on Rice distribution is studied for single visual complex SAR images under high noise conditions, which improves the situation of low detection precision in the traditional probability model with large noise. (2) analysis of ship target characteristics in the SAR image, and considering the excessive dependence of false alarm rate in the CFAR algorithm. The test results are unstable. The ship detection algorithm based on the high brightness and high density characteristics of the SAR target is studied. Compared with the traditional morphological processing method, the superiority is more obvious. (3) the construction of the high resolution SAR image ship sample database is described in detail, and the geometric feature extraction side of the ship target is studied. On this basis, the influence of polarization mode and incidence angle on ship length is analyzed, which provides a basis for ship type recognition in SAR images.
【學(xué)位授予單位】:合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號(hào)】:TN957.52
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本文編號(hào):1808394
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