基于隐马尔可夫模型的多孔径SAR目标检测

穿透叶簇的VHF/UHF超宽带(UWB)SAR具有相对带宽很宽,积累角大的特点,可同时获得距离、方位两个方向的高分辨能力,能用于探测叶簇隐蔽的军用车辆等人造目标而有着重要的军事应用价值。在多孔径SAR成像的基础上,本文用隐马尔可夫模型对人造目标和叶簇等杂波建模,可有效地检测目标,实现一个ATR系统的预筛选处理。     

基于最大后验概率的SAR图像目标分割算法

文中使用最大后验概率(MAP)分类方法实现合成孔径雷达(SAR)图像目标分割,并与基于偏微分方程(PDE)的各向异性扩散(AD)过程结合起来,使MAP分类准则得到更好的分割结果。AD过程是作用在后验概率上的空域滤波器,具有高效、精确和简洁的优点,并对图像数据的分布特性具有很强的适应性。这种方法需要先将图像从灰度域转化到后验概率域,因此需要对像素灰度分布进行条件概率分布建模,并进行参数估计。文中巧妙的使用有限混合高斯分布模型来逼近条件概率分布,并用期望最大化(EM)方法用来实现参数估计。在引入这种新奇的混合高斯分布模型后,基于MAP-AD的分割算法对地面SAR图像获得了很好的分割结果并对图像灰度分布具有很强的鲁棒性。     

低秩矩阵补全高分辨SAR成像特征重建

在对抗电磁环境中,机载合成孔径雷达(SAR)容易受到电子干扰,造成若干回波脉冲不可用,导致SAR回波部分数据丢失,成像性能受限。由此,该文提出了一种基于低秩矩阵补全的特征重建SAR(FR-SAR)成像算法。考虑到SAR回波数据的低秩特性,引入矩阵分解获取行或列的非零数,应用因式组稀疏正则化(FGSR)算法对非零列数取凸优化,可获取SAR回波数据之间的相关性,从而实现SAR回波数据的补全。同时为了提升该算法的抑噪声性能和高分辨能力,将稀疏先验引入正则化模型。利用交替方向多乘子法(ADMM)实现矩阵补全和稀疏特征增强协同求解。FR-SAR算法由于未使用奇异值分解(SVD),运算效率更高。仿真和实测实验验证了FR-SAR算法的有效性,同时利用相变分析方法(PTD)对所提算法和传统算法的恢复能力进行定量对比,均验证了FR-SAR算法的优越性。     

基于混合模型的SAR影像海陆分割算法

合成孔径雷达(SAR)影像的海陆分割是诸如海洋目 标检测和识别等基于海洋区域SAR影像解译的基础和关键环节之一。为解决复杂背景下遥感 影像海陆分割问题,提出一种基于混合概率模型的海陆分割算 法。首先利用Harris角点检测算法检测出影像中包含角点 的图像子块,进而通过均值漂移(MS,mean-shift)算法对图像子块进行聚类分析得到陆地 区域的 像素样本;然后利用陆地的像素样本,通过最大期望(EM,expectation maximization)迭代 算法拟合出混合模型概率 密度分布的相关参数;最后通过混合概率模型检测出陆地前景区域,得到 海陆分割结果。实验证明,本文方法能够对包含海陆的异质遥感影像实现有效的海陆分割。     

基于区域谱聚类的极化合成孔径雷达图像分割

极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)经常用于地物图像的分割和分类.实际中监测范围广,需要算法快速有效;地物复杂,需要算法能够处理不均匀地物.针对上述问题,提出了基于区域合并和谱聚类的极化SAR图像分割方法.先对图像进行一个区域合并步骤完成粗分割,产生许多具有相似统计特性的区域块,再对过分割的区域块进行谱聚类.多个场景下的实验表明:所提方法相对于传统针对像素点的谱聚类,运算复杂度低;相对于完全进行区域融合的方法,更能适应不均匀地物和大场景分割.     

波速误差对浅地层探地雷达SAR算法影响的研究

定性地研究了波速误差对基于Stolt偏移的SAR算法和基于微波全息成像的SAR算法产生的影响,给出波速误差对两种SAR算法方位分辨率影响的关系曲线,得出基于Stolt偏移的SAR算法对波速误差没有基于微波全息成像的SAR算法敏感;当波速小于真实值,两种算法都能得到更好的方位分辨率.并对这些结论进行了合理的物理解释.     

SAR target detection based on the optimal fractional Gabor spectrum feature

In this paper, an algorithm based on fractional time-frequency spectrum feature is proposed to improve the accuracy of synthetic aperture radar (SAR) target detection. By extending fractional Gabor transform (FrGT) into two dimensions, the fractional time-frequency spectrum feature of an image can be obtained. In the achievement process, we search for the optimal order and design the optimal window function to accomplish the two-dimensional optimal FrGT. Finally, the energy attenuation gradient (EAG) feature of the optimal time-frequency spectrum is extracted for high-frequency detection. The simulation results show that the proposed algorithm has a good performance in SAR target detection and lays the foundation for recognition.     

基于ROC融合准则的SAR边缘检测算法

根据ROC(receiver operating characteristics)技术能评估分类器在所有可能工作阈值下总体性能的特点,建立包含边缘像素点相关分析与ROC分类决策的ROC融合准则。依据该准则组合多种SAR边缘检测算子,并得到合成孔径雷达(SAR)影像的"理想"边缘检测结果。实验结果表明,本文方法能融合多种边缘检测算子的优点,有较强的开放性与目标适应性,并且不需要手工设置阈值,自动化程度高,有很强的工程实用性。     

基于非负矩阵分解的谱聚类集成SAR图像分割

 本文提出了一种新颖的基于非负矩阵分解的谱聚类集成SAR图像分割框架.首先,个体分割结果的产生采用基于Nystrom逼近的谱聚类方法,使用不同的尺度参数,得到具有差异性的个体分割结果;其次,使用非负矩阵分解的方法来合并这些个体分割结果,使用非负矩阵分解方法的优点在于其合乎人类大脑感知的直观体验,并具有明确的物理含义;最后,根据合并得到的像素点隶属度关系得到SAR图像分割结果.为了验证本文方法的有效性,对3幅纹理图像和4幅SAR图像进行分割实验,并对比K-means方法、基于Nystrom逼近的谱聚类方法、Meta-clustering方法,本文的方法无论是定性还是定量分析都是较好的,并具有一定的实用性.     

极化SAR遥感中森林特征的提取

提出了极化散射矩阵总功率、极化熵、相似性参数的组合表达式。通过特征值分析可得该组合表达式的最优系数。该表达式对森林地区的特征敏感,所以可用来检测森林地区。使用中国天山地区的极化SAR数据,验证了所提方法是有效的。     

Hierarchical Feature-Based Detection Method for SAR Targets Under Complex Environment

A reliable target detection method for Syn-thetic aperture radar (SAR) images is needed urgently with the wide application of SAR systems. The perfor-mance of conventional detection algorithms, such as Con-stant false alarm rate (CFAR), degrade significantly in low SCR or complex regions while the Human visual system (HVS) can identify targets of interest without knowing characteristics of the background even in complicated en-vironment. The combination of HVS with the SAR-ATR system may effectively achieve real-time multi-target de-tection in complex occlusion scenes. A new effective tar-get detection algorithm is put forward using hierarchical characteristics of targets. Inspired by different roles of the retina and visual cortex in the HVS, this detection algo-rithm is divided into coarse detection and fine detection stage. Two kinds of features based on the correlation be-tween target features and suspicious targets, namely over-all feature and refined feature, are used in these two stages respectively to extract real targets. Experimental results verify its correctness and effectiveness in complex environ-ment.     

A new Doppler ambiguity resolution technique for SAR data based on SPECAN processing

In this paper, we describe an approach for Doppler ambiguity resolution. This approach adopts the fact that unwrapped Doppler centroid is a linear function of range frequency for a given antenna squint angle. On this basis, an alternative azimuth compression method is addressed and performed in range frequency domain to accumulate target energy in the azimuth direction. The resulting trajectories behave as some straight lines with the average slope proportional to absolute Doppler centroid. This slope can be well estimated by image-contrast methods. Theoretical analysis and real measured SAR data show that the proposed approach works well in high- and relatively low-contrast scenes.     

基于自组织网络的SAR遥感图像的多尺度分割

基于多尺度信息特征和混合模型,将自组织混合网络(SOMN)应用于合成孔径雷达(SAR)图像的分割.首先对SAR图像的多尺度序列进行多尺度随机建模,以此进行多尺度特征提取;然后对其建立混合模型,并经过SOMN进行学习研究得到混合模型的参数;最后再利用Bayesian分类器,对SAR图像进行分割.实验结果表明,本文方法能够充分地利用SAR图像多尺度序列中不同类型地形的统计信息,进而明显地改进了图像的分割质量.     

基于约束非负矩阵分解的高光谱图像解混快速算法

约束非负矩阵分解是高光谱图像解混中常用的方法.该方法的求解通常采用投影梯度法,其收敛速度、求解精度和算法稳定性都有待提高.为此,本文针对较优的最小体积约束,提出一种基于约束非负矩阵分解的高光谱图像解混快速算法.首先优化原有的最小体积约束模型,然后设计了基于交替方向乘子法的非凸项约束非负矩阵分解算法,最后通过奇异值分解优化迭代步骤.模拟和实际数据实验结果验证了本文算法的有效性.     

基于免疫算法的SAR图像分割方法研究

免疫算法是借鉴生命科学中免疫的概念和理论提出的一种优化算法,它继承了遗传算法的优越性,且避免了优化过程中的退化现象。空间矩阵描述了不同区域间的相邻概率。SAR图像固有的相干斑噪声使对SAR图像处理非常困难。同时,由于SAR图像具有不同区域间对比度较大的特点,因而SAR图像的空间矩阵具有同类区域间相邻概率较大,异类区域间相邻概率较小的特征。该文将SAR图像的空间矩阵的这一特征作为免疫算法中的疫苗,用免疫算法搜索分割结果,并收敛到最优。仿真结果表明,这是一种有效的SAR图像区域分割方法,可以明显抑制噪声对分割结果的影响。     

SAR图像中目标配准的稳健加权核主成分分析方法

针对震前震后合成孔径雷达(SAR)图像中发生复 杂形变的目标,提 出了基于稳健的加权核主成分分析(KPCA)的配准方法。首先,提出 一种稳健的 加权KPCA(RWKPCA)方法,不仅能获得震前震后形变目标的共同稳健核主成分(RKPC s),还可 以作为异常值判别准则;其次,利用在共同RKPCs上的投影定义震前震后形变目标特 征的相似性度 量;最后,利用特征的相似性度量精确配准形变目标。对2008年5月12日汶川地震前后的S AR图像进行配准并与现有方法进行比较,结果表明,本文方法能够有效的得到形变目标的 共同RKPCs,并得到很好的配准结果。     

An Improved SAR Image Denoising Metho d Based on Bo otstrap Statistical Estimation with ICA Basis

A new method for Synthetic aperture radar (SAR) image denoising is proposed. The prior information of speckle statistical model can be exploited to judge its distribution. The basis of SAR image can be estimated by Independent component analysis (ICA), and these bases can be divided into two different subspaces (noise and real signal subspaces) through a linear classifier. Then para-metric Bootstrap estimates the parameters of speckle sta-tistical model on the noise signal subspace, and the non-parametric Bootstrap can estimate the distribution of real image on the real signal subspace. According to different results estimated by Bootstrap, corresponding Maximum a posterior probability (MAP) filter will be selected for im-age denoising, using the noise model’s parameter for adap-tive filtering. Experiments show that the image processed by this new method can achieve a better visual perception and ob jective evaluation results.     

基于ROEWA和Gabor滤波的SAR图像边缘提取

针对合成孔径雷达(SAR)图像特有的乘性噪声和非恒虚警统计特性很难正确提取目标边缘的问题,提出了在指数加权均值比(ROEWA)算子基础上寻找自适应的最佳局域Gabor滤波器进行目标边缘提取的方法。利用Gabor滤波器具有的多方向特性确定边缘方向,然后用最大似然估计纠正错误边缘方向,重新结合视觉细胞倍频程计算出Gabor函数的最佳局域滤波参数,提取出SAR图像的正确边缘。实验表明,该方法取得很好边缘提取效果,并且后期分割出的目标更符合实际目标形态,具有较强的通用性。     

A Novel Algorithm of Water Region Detection in SAR Image Based on Bag of Visual Words and Local Pattern Histogram

Water region detection based on SAR images is a difficult problem for its computing complexity.This paper proposes a novel water region detection method in SAR image of complex scenery.The algorithm takes advantages of Bag of visual words (BOV) to precisely describe the homogeneous region in complex scenery.Local pattern histogram (LPH) and single-class Support vector machine (SVM) are adopted to determine the edge information of water region precisely.The feature extraction is calculated block by block,which reduces computing workload and interference from noise.The experiments based on SAR images of real complex scenery show that the proposed method achieves higher accuracy and robustness.