發(fā)布時(shí)間：2020-04-04 20:10

【摘要】：艦船ISAR圖像目標(biāo)識(shí)別現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,但由于艦船目標(biāo)的散射特性受到多種要素影響,使得采用ISAR目標(biāo)識(shí)別的識(shí)別率相對(duì)較低。因此,改善艦船ISAR像的識(shí)別率是現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。光學(xué)圖像由于其分辨率高,圖像信息豐富,識(shí)別率高,并且更加有利于人工干預(yù)的特性,使得其在人工交互方面占據(jù)優(yōu)勢(shì),從而更加有利于有人/無(wú)人智能系統(tǒng)。在實(shí)際情況中,我們往往不能夠同時(shí)獲得艦船目標(biāo)的ISAR和光學(xué)這兩類異質(zhì)圖像。由于光學(xué)圖像受到天氣、氣候(霧、霾、雨、云等)的影響,使其工作的時(shí)間有限;即便是處于天氣條件良好的時(shí)候,光學(xué)圖像進(jìn)行成像的距離有限,并且受到光源影響,在光線不充足的情況下難以獲得目標(biāo)的圖像。而ISAR是主動(dòng)探測(cè)的,作用距離遠(yuǎn),且其分辨特性不受距離的影響,光線的強(qiáng)度對(duì)成像結(jié)果也無(wú)影響,在各種氣候以及各個(gè)時(shí)間都能夠工作。因此在大部分情況下,艦船目標(biāo)的ISAR像是我們能夠得到的僅有圖像。本文圍繞艦船ISAR像的目標(biāo)識(shí)別這一問(wèn)題展開(kāi)研究,期望利用已有部分信息(艦船ISAR像)來(lái)生成缺失信息(光學(xué)圖像),進(jìn)而達(dá)到改善艦船目標(biāo)ISAR像識(shí)別效果的目的。主要內(nèi)容包括:首先,在本文中闡述了逆孔徑合成雷達(dá)是如何進(jìn)行成像的,詳細(xì)的對(duì)距離-多普勒的成像機(jī)制進(jìn)行了分析,并基于此對(duì)三種不同艦船模型進(jìn)行了成像仿真,并且對(duì)艦船三種轉(zhuǎn)動(dòng)形式逐一分析了對(duì)應(yīng)的成像的特性。為了后續(xù)研究更加方便對(duì)圖像進(jìn)行了預(yù)處理,構(gòu)建了艦船ISAR像的圖像庫(kù)。其次,針對(duì)圖像目標(biāo)識(shí)別這一問(wèn)題,本文中采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成。在文中對(duì)這一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成進(jìn)行了說(shuō)明,詳細(xì)闡述了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層的用途以及各自的誤差敏感項(xiàng),本文緊接著基于圖像庫(kù),利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了對(duì)艦船ISAR像的分類識(shí)別,并得到了識(shí)別準(zhǔn)確率,對(duì)結(jié)果進(jìn)行了合理的說(shuō)明以及分析。最后,關(guān)于使用已有信息生成缺失信息這一問(wèn)題,本文采用了對(duì)抗生成網(wǎng)絡(luò)來(lái)達(dá)到這一目的。具體而言采用了兩類網(wǎng)絡(luò),第一類是Pix2pix網(wǎng)絡(luò),在該網(wǎng)絡(luò)的生成器輸入端放入艦船ISAR像,鑒別器輸入端放入對(duì)應(yīng)的光學(xué)圖像,訓(xùn)練此網(wǎng)絡(luò)直到達(dá)到納什平衡,此時(shí)生成器輸出的就是接近于光學(xué)圖像的生成圖像,后續(xù)將生成的圖像與ISAR像合并得到新的圖像,同樣利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)新的圖像進(jìn)行特征提取與分類識(shí)別,最終獲得艦船目標(biāo)的識(shí)別率;第二類是部分模式對(duì)抗生成網(wǎng)絡(luò),它的生成器輸入是ISAR像的特征,鑒別網(wǎng)絡(luò)包含了鑒別器和預(yù)測(cè)器兩部分,鑒別網(wǎng)絡(luò)中鑒別器的輸入是光學(xué)圖像特征,輸出是生成特征。預(yù)測(cè)器的輸入則是ISAR像特征和生成特征融合之后的新特征,預(yù)測(cè)器對(duì)新的特征進(jìn)行分類,進(jìn)而輸出艦船的識(shí)別準(zhǔn)確率。仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,利用這兩類網(wǎng)絡(luò)均能夠改善僅憑借艦船ISAR像的識(shí)別效果。
【圖文】：

圖 2-1 轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)模型時(shí)，由于 比較小，，因此對(duì)上式作如公式 2-3 的sin( )cos( ) 1w ww 式 2-4：0 0R R x 以寫(xiě)為公式 2-5：0 R ( ) y w( )不難算出回波的多普勒頻率df ，如公式 2-6 所示：02 ( )2 /dRf y ， 表示信號(hào)的波長(zhǎng)。不難想到若發(fā)射信號(hào)的形式普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移以及距離造成的時(shí)延，就能夠下的坐標(biāo)，表示為0 0( x ， y)。不難發(fā)現(xiàn)，在 x-y 坐標(biāo)達(dá)視線的方向，垂直于其的平面是等距離面；與之

圖 2-2 轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型時(shí)間內(nèi)目標(biāo)由于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生距離的情況下，回波信號(hào)的2 m r krR t v ttc 發(fā)射信號(hào)脈沖到達(dá)目標(biāo)出后檢測(cè)目標(biāo)的時(shí)間，即認(rèn)為那么在下一慢時(shí)刻發(fā)射的脈沖信號(hào)要傳播的距離就會(huì)假設(shè)在mt 時(shí)刻，與雷達(dá)距離為 ( )mR t 的點(diǎn)所產(chǎn)生的回波其可以寫(xiě)為公式 2-15：2 ( )/ 1( )exp 2 ( 2 ( )/ ) ( 2 ( )/ 2k mc k m r k mpt R t crect j f t R t c K t R t cT 頻信號(hào)是雷達(dá)所發(fā)射的信號(hào)形式，是故我們對(duì)回波信轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的回波信號(hào)作為我們要參考的信號(hào)，參考信2 ( )/1( )exp 2 ( 2 ( )/ ) ( 2 ( )/ k ref mt R t crect j f t R t c K t R t c
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN957.52;U675.7

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