【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(SAR)相比于普通的光學(xué)成像系統(tǒng)而言,其最大的特點(diǎn)就是能夠不分時(shí)段、不分天氣地進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)。正因?yàn)檫@種持續(xù)性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn),使得其在對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用甚廣,尤其是在城區(qū)規(guī)劃應(yīng)用中,在這其中建筑區(qū)域的提取工作更是尤為重要。在SAR圖像中,建筑區(qū)域自身所帶有的疊掩、二面角等效應(yīng)使得其整體區(qū)域具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性特征,這也就為后續(xù)的研究提供了很強(qiáng)的研究切入點(diǎn)。本文針對(duì)SAR圖像建筑區(qū)域檢測(cè)中受相干斑噪聲干擾,底層特征不穩(wěn)健等問(wèn)題,結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高層特征提取能力,提出了基于加權(quán)輸入的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于改善的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SAR圖像建筑區(qū)域檢測(cè)算法。研究的內(nèi)容如下所示:1.基于加權(quán)輸入的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑區(qū)域檢測(cè)方法。本文采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型檢測(cè)建筑區(qū)域,通過(guò)高斯加權(quán)預(yù)處理過(guò)程降低檢測(cè)結(jié)果受到圖像塊邊緣結(jié)構(gòu)的影響。此外,通過(guò)投票判定方法實(shí)現(xiàn)像素到像素的檢測(cè)過(guò)程,使得在避免SAR圖像中建筑區(qū)域特征表示困難的同時(shí),提升了檢測(cè)精度,并且形成了端到端的統(tǒng)一檢測(cè)框架。最后在高分辨率TerraSAR-X圖像上驗(yàn)證了算法的有效性。2.基于改善的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的建筑區(qū)域檢測(cè)方法。本文采用全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)SAR圖像建筑區(qū)域檢測(cè),并做了如下改善:(1)提出上下文網(wǎng)絡(luò)模型,在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上加入上下文網(wǎng)絡(luò)改善感受野,提升檢測(cè)精度。這是由于在訓(xùn)練過(guò)程中,利用遷移學(xué)習(xí)來(lái)降低對(duì)數(shù)據(jù)集要求以及訓(xùn)練難度,但是由于淺層卷積利用低分辨率圖像訓(xùn)練得到,在高分辨率SAR圖像上語(yǔ)分義割效果受限。由于感受野受限,使得在局部模糊區(qū)域上檢測(cè)結(jié)果不一致,降低了最后的檢測(cè)精度。(2)加入全連接條件隨機(jī)場(chǎng)-循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從而加強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果像素之間的聯(lián)系,提升檢測(cè)精度,形成端到端、像素到像素的檢測(cè)框架。最后在高分辨率TerraSAR-X圖像上驗(yàn)證了相應(yīng)算法的有效性。
【圖文】：

２．１邐ＳＡＲ圖像成像機(jī)理及相干斑噪聲模型逡逑２．１．１邐ＳＡＲ成像原理逡逑ＳＡＲ是高分辨率相干成像雷達(dá)的一種，其具體的幾何成像示意圖如下圖２．１逡逑所示，從該圖中可以看到，ＳＡＲ系統(tǒng)的天線照射方向與ＳＡＲ系統(tǒng)自身的飛行方逡逑向是成垂直方向的［１８］，其對(duì)應(yīng)的入射角為０。逡逑隨著星載ＳＡＲ系統(tǒng)勻速前行，朝著雷達(dá)照射區(qū)域方向，雷達(dá)會(huì)沿飛行方向逡逑以固定時(shí)間間隔發(fā)射電磁脈沖，在發(fā)射后再利用天線作用產(chǎn)生回波（包含信號(hào)強(qiáng)逡逑度信息與相位信息）。最后，綜合多次觀測(cè)結(jié)果，將以合成的長(zhǎng)天線方式進(jìn)行后逡逑處理。逡逑圖２．１邋ＳＡＲ系統(tǒng)成像幾何示意圖［１６］逡逑雷達(dá)系統(tǒng)中能夠分辨空間中相鄰目標(biāo)的最小距離稱為ＳＡＲ圖像的分辨率。逡逑其中與飛行方向垂直，即平行于距離向的分辨率稱之為距離分辨率，而相應(yīng)的與逡逑飛行方向平行，平行于方位向的分辨率稱之為方位分辨率。當(dāng)雷達(dá)發(fā)射的電磁波逡逑脈沖的長(zhǎng)度越短

例如，對(duì)于一個(gè)分布均勻的目標(biāo)而言，比如說(shuō)一片草覆蓋的地域，若該片區(qū)逡逑域沒有受到相干斑斑點(diǎn)噪聲的影響，，那么其在影像上的像素值則會(huì)呈現(xiàn)出淡的色逡逑調(diào)值，如下圖２．２中Ａ所示；然而，倘若該區(qū)域受到相干斑點(diǎn)噪聲的影響，每個(gè)逡逑分辨單元內(nèi)單個(gè)草的葉片的回波會(huì)導(dǎo)致影像上的某些區(qū)域的像素值比平均值更逡逑加亮，而其他區(qū)域的一些像素值則會(huì)比像素平均值更暗，如下圖２．２中Ｂ所示。逡逑這樣，該目標(biāo)也就表現(xiàn)出了相干斑斑點(diǎn)噪聲效果。逡逑ｍ逡逑W逡逑，邐＼逡逑Ｉ邋１邋Ｉ邋ａｍ邋ｊ邋ｍ邋ｉ逡逑三三三ｅ邐ｍｂ－逡逑、邐Ａ邐Ｂ逡逑圖２．２相干斑噪聲效果示意圖逡逑１１逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN957.52

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 高貴;周蝶飛;蔣詠梅;匡綱要;;SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)研究綜述[J];信號(hào)處理;2008年06期

2 吳一戎;洪文;王彥平;;極化干涉SAR的研究現(xiàn)狀與啟示[J];電子與信息學(xué)報(bào);2007年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 趙凌君;高分辨率SAR圖像建筑物提取方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

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1 戚德娟;基于廣義Gamma混合模型的SAR圖像分割研究[D];西南交通大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2623290