一种基于局部梯度比率特征度量SAR图像相似性的新方法

本文针对SAR图像相干斑噪声和图像局部梯度特性,提出一种基于局部梯度比率特征的相似度准则.首先提取SAR图像各个像素的梯度比率特征,进而构建局部梯度比率特征直方图LGRPH,并进一步分析多尺度LGRPH,最后通过计算多尺度LGRPH的K-L距离定义相似度.基于SAR仿真和实测图像的实验结果表明,本文提出的相似度准则对SAR图像上相干斑噪声和局部梯度变化不敏感,能有效应用于SAR图像的目标识别.     

高阶条件随机场引导的多分支极化SAR图像分类

目的 针对极化合成孔径雷达（polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR）小样本分类问题,基于充分挖掘有限样本的极化、空间特征考虑,提出一种由高阶条件随机场（conditional random field,CRF）引导的多分支分类网络模型。方法 利用Yamaguchi非相干目标分解方法,构建每个像素的极化特征向量。设计了由高阶CRF能量函数引导的多卷积分支特征提取网络,将像素点极化特征向量作为输入,分别提取像素点的像素特征、邻域特征和位置特征信息。将以上特征进行加和融合,并输入到softmax分类器中得到预分类结果。利用超像素方法对预分类结果图进行进一步修正和调优,平滑相邻像素之间的特异性和相似性。结果 采用1%的采样率对两组真实的极化SAR数据进行测试。同时,为了更好地模拟实际应用中训练样本位置分布不均匀的情况,考虑了空间不相交采样方法作为对比实验。综合两种采样策略的实验结果表明,相较于只利用像素级特征或简单利用空间特征的方法,本文方法总分类精度平均提升7%～10%,不同地物类别的分类精准度均在90%以上,运行速度相比于支持向量机（support vector machine,SVM）提高了2.5倍以上。结论 通过构建高阶CRF引导的卷积神经网络,将像素特征信息、同质区域特征和地理位置信息进行融合,有效建立了像素级和对象级数据之间的尺度关联,进一步扩充了像素点之间的空间依赖性,提取到了更强大更准确的表征特征,显著提高了标记样本数量较少情况下的卷积网络模型的分类性能,进一步保证了地物目标散射机制表征的全面性和可靠性。     

尺度自适应的SAR图像显著性检测方法

人类视觉系统能够通过对场景中感兴趣的不同事物进行显著性检测,有效地配置处理资源。基于视觉注意机制的显著性检测方法能够简化遥感影像场景分析、目标解译的复杂程度,节省处理资源。以视觉注意机制为基础,提出了一种尺度自适应的SAR图像显著性检测方法,通过不同尺度下的局部复杂度和自差异性来度量图像的显著性测度,设计显著性尺度确定算法以及融合显著性尺度和显著性测度以生成显著图,完成显著性检测的流程。实验结果表明该方法能够有效应用于SAR图像显著性检测,较之其他主流显著区域检测算法更适用于SAR图像场景分析。     

基于非平稳性和极化相干系数比的PolSAR图像建筑物检测

为了提高全极化合成孔径雷达(PolSAR)图像中城区建筑物的检测精度,该文提出一种基于人造目标散射非平稳性和极化相干系数比的建筑物检测新方法。该方法首先对PolSAR图像进行滤波和方位向时频分解,得到多个子孔径图像,然后结合方位向非平稳性检测和极化相干系数比来判断某个像素是否为建筑物。该文通过引入一种新的极化相干系数比从而使获取的建筑物检测结果优于传统非平稳性检测方法,能够有效去除具有布拉格散射的自然地物虚警从而提高检测精度。星载和机载PolSAR数据实验结果验证了该方法的有效性。     

一种基于像素差值编码度量不确定SAR图像相似性的新方法

在SAR图像目标识别、图像匹配等应用中,定义合理可靠的相似度尤为重要。该文在分析现有SAR图像相似度基础上,提出一种基于像素差值编码的相似度准则。首先将SAR图像按照相邻像素灰度差异生成编码图像,然后以编码图像之间的一致性作为相似度。该文从理论上证明了该相似度对SAR图像中相干斑噪声、部分遮挡和模糊等因素的鲁棒性和适应性,还讨论了将该准则应用于SAR图像匹配时,如何针对不确定性,给出一定置信水平下所有合理的匹配位置。理论和实验结果表明该文提出的相似度准则对SAR图像上相干斑噪声、部分遮挡以及模糊不敏感,能有效应用于不确定SAR图像的匹配。     

一种基于局部梯度比率特征度量SAR图像相似性的新方法

本文针对SAR图像相干斑噪声和图像局部梯度特性,提出一种基于局部梯度比率特征的相似度准则.首先提取SAR图像各个像素的梯度比率特征,进而构建局部梯度比率特征直方图LGRPH,并进一步分析多尺度LGRPH,最后通过计算多尺度LGRPH的K-L距离定义相似度.基于SAR仿真和实测图像的实验结果表明,本文提出的相似度准则对SAR图像上相干斑噪声和局部梯度变化不敏感,能有效应用于SAR图像的目标识别.     

基于梯度比率的SAR图像局部特征提取方法研究

本文研究了基于像素灰度差值计算的LBP算子和基于梯度比率的LGRP算子等局部二值模式。首先介绍了基本LBP算子和其他几种LBP算子的变形模式,并通过光学图像和实测SAR图像对LBP算子进行性能评估。针对LBP对SAR 图像乘性噪声敏感的问题,利用梯度比率计算的LGRP算子,并结合旋转不变LBP的抗旋转性,本文提出了一种改进的SAR 图像LGRP特征,获得了对SAR 图像的抗噪性和抗旋转性能。实验结果表明,由本文方法提取的SAR图像局部特征具有较好的不变性,可用于姿态角变化下的目标识别与图像纹理切片匹配。     

一种改进的高分辨率SAR图像超像素CFAR舰船检测算法

合成孔径雷达(SAR)图像舰船目标检测一直受到学者广泛关注,恒虚警率(CFAR)检测算法作为雷达图像经典目标检测算法被广泛应用于SAR图像舰船目标检测中。然而经典CFAR检测性能容易受到相干斑噪声影响,基于滑窗的检测结果对滑窗的尺寸选择非常敏感,难以保证杂波背景中不存在目标像素,并且计算效率较低。针对上述问题,该文提出了一种新的基于超像素无窗快速CFAR的SAR图像舰船目标检测算法。首先,利用基于密度的快速噪声空间聚类(DBSCAN)超像素生成方法生成SAR图像的超像素。在SAR数据服从混合瑞利分布的假设下,定义了超像素相异度。然后利用超像素精确估计每个像素的杂波参数,即使在多目标情况下,也可以克服传统CFAR滑动窗口的缺点。此外,基于SAR图像变异系数,提出了一种基于变异系数的局部超像素对比度来优化CFAR检测,以此消除大量杂波虚警,如陆地区域人造目标。对5幅SAR图像的实验结果表明,与其他方法相比,该文方法对不同场景SAR图像海面舰船目标检测都十分稳健。      

一种基于特征交汇关键点检测和Sim-CSPNet的SAR图像配准算法

合成孔径雷达(SAR)图像存在固有的相干斑噪声和几何畸变,并且其成像过程中图像之间存在非线性辐射差异,因此SAR图像配准是近年来最具挑战性的任务之一。关键点的可重复性和特征描述符的有效性直接影响基于特征的配准方法精度。该文提出了一种新颖的基于特征交汇的关键点检测器,它包含3个并行的检测器,即相位一致性(PC)检测器、水平和垂直方向梯度检测器以及局部变异系数检测器。所提出的特征交汇关键点检测器不仅可以有效提取具有高重复性的关键点,而且大大减少了错误关键点的数量,从而降低了特征描述和匹配的计算成本。同时,该文设计了一种孪生跨阶段部分网络(Sim-CSPNet)来快速提取包含深层和浅层特征的特征描述符。与传统手工设计的浅层描述符相比,它可以用来获得更准确的匹配点对。通过对多组SAR图像进行配准实验,并与其他3种方法进行对比,验证了该方法具有很好的配准结果。      

SAR图像不确定轮廓相似度及其可信度构建方法

SAR图像相似度准则是目标识别、图像匹配等研究内容的基础,定义合理可靠的相似度将极大地提高SAR图像解译能力。该文针对SAR图像轮廓特点,提出一种基于不确定轮廓的相似度置信区间及其可信度构建方法。首先将SAR图像不确定轮廓模糊化得到相似度定义,进而通过分析模糊模型分布函数,在给定显著性水平下得到相似度置信区间,并给出可信度定义。实验结果表明,该方法对轮廓定位有一定容错性,对一定程度的断裂轮廓及多边缘轮廓也能得到合理的相似度范围和可信度,符合人眼视觉感知。