基于灰度相关性的SAR图像联合CFAR舰船检测算法

分析了中高分辨率SAR海洋图像的目标和海杂波特点,利用了SAR海洋图像中舰船目标的灰度相关性、形状特性以及舰船目标与背景杂波的信杂比特性,提出了一种基于灰度相关性的联合CFAR舰船检测算法。算法综合利用了舰船目标内部相邻像素间的灰度强相关性和舰船目标和海杂波的信杂比,建立了海杂波区域内相邻像素间灰度值的二维对数正态分布来实现联合CFAR检测。该算法能够改善斑点噪声和背景局部不均匀对检测带来的虚警,检测效果相比于传统检测算法更加优越。     

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。      

基于分块预判断的SAR图像舰船目标检测方法

由于具有恒虚警和自适应的能力,恒虚警率(CFAR)是应用最为广泛的SAR图像舰船检测算法之一,它在传统的中低分辨力图像中效果较好。但随着合成孔径雷达(SAR)幅宽与分辨力的提高,这种检测方法已不能满足舰船检测的近实时性要求。本文针对高分辨宽幅SAR图像中的舰船检测问题,提出了一种基于分块预判断的SAR图像舰船目标检测方法。该方法首先对SAR图像进行分块,然后利用一个预先训练的支持向量机(SVM)分类器对所有分块进行可能性判断,最后只对判断为存在目标的分块进行能量比检测。基于实测数据的实验表明,本文方法较以往算法在取得较好检测效果的同时,检测效率也有较大提升。     

一种SAR图像舰船目标快速检测方法

基于SAR图像的舰船目标自动检测是海洋监视应用的重要方面,但随着SAR成像能力和图像分辨率的提高,传统的CFAR检测方法已不能满足舰船目标自动检测的要求。针对中高分辨率SAR图像中舰船目标自动检测问题,提出一种基于像素筛选G0分布的SAR图像舰船目标快速检测方法,该方法首先根据像素灰度值出现频率选取阈值对杂波像素进行筛选,然后通过抽样定理对图像进行降分辨率处理,最后再在经过像素筛选的降分辨率图像中实现基于G0分布的自适应CFAR检测。NASA/JPL AIR-SAR实测数据的实验结果表明,该方法不仅能有效减少中高分辨率SAR图像舰船目标自动检测的虚警,而且能显著提高检测效率。     

基于嵌入式GPU的SAR实时舰船检测算法CUDA设计

为了实现对合成孔径雷达(SAR)图像中舰船目标的实时检测,本文以双参数恒虚警(CFAR)算法为例,提出一种基于ARM+GPU架构的SAR图像舰船目标检测算法的实现方案.该方案在NVIDIA Jetson TK1开发板上的测试结果表明,与传统基于CPU的SAR图像舰船检测算法相比,该方案能够达到数百倍的速度提升,有效解决了利用CPU平台进行舰船目标检测耗时长、效率低的问题.Jetson TK1作为嵌入式处理平台,相对于工作站或服务器,在功耗和便携性方面都具有明显的优势.     

复杂杂波背景下海洋SAR图像中舰船目标的检测

针对卫星SAR图像海洋背景和舰船目标特点,文献[1]提出了基于小波多分辨率分析的卫星SAR海洋图像舰船目标检测的新方法。在此基础上,本文针对不同海情杂波服从不同概率密度分布的特点,讨论了复杂杂波背景下基于小波变换检测海洋SAR图像中舰船目标的性能,给出了不同海情下的检测性能,并与传统门限检测方法比较,给出了不同信杂比下虚警概率曲线。仿真结果表明,该方法实用、有效。     

高时相星载序贯SAR图像运动目标检测方法

该文针对低信杂噪比条件下运动目标检测难的现状,提出了高时相星载序贯合成孔径雷达(SAR)图像运动目标检测方法。首先,根据检测机理的不同将现有星载SAR运动目标检测方法分为3类,并进行了对比分析;其次,基于凝视观测模式建模分析了高帧频序贯SAR图像获取方式;在此基础上,将动目标检测等效为未知尺度、未知到达时间的一维瞬态微弱扰动信号检测,并理论分析了沿时间维高帧频序贯SAR图像间动目标幅度扰动的sinc函数形式,背景杂波幅度的缓变和系统噪声幅度的无规则快变状态;再次,为实现目标和杂波、噪声的可分性,基于核函数机理实现了动目标在高维空间的深度关联;最后,通过仿真和真实数据验证了所提方法的有效性,并分析了检测性能。性能分析结果表明在低信杂噪比条件下所提方法检测性能优于传统的恒虚警类方法。      

基于Duffing振子的机场异物自动判决算法

基于毫米波雷达的机场异物(FOD)检测技术具有高分辨率和低功耗的特点,但是传统恒虚警(CFAR)类检测算法在低信杂比(SCR)情况下虚警过高。该文提出一种基于Duffing振子的FOD检测算法。该算法首先利用杂波图CFAR检测算法将雷达接收机接收回波中的背景杂波初步分离,获得目标(包含虚警)的距离信息,并利用该信息构造Duffing方程,之后将此方程作为系统检测模型,输入接收回波信号,求解输出信号方差,采用方差极值法区分目标和虚警。仿真结果表明,在低信杂比情况下,即使虚警概率为10–3,该文检测算法也可以降低虚警率,实现目标与虚警的自动判决。与传统CFAR检测算法相比,该算法的检测概率高于传统检测算法且随信杂比的下降减小速度缓慢,即使在信杂比–30 dB的情况下所提算法仍然可以保持84%的检测概率。     

基于Duffing振子的机场异物自动判决算法

基于毫米波雷达的机场异物(FOD)检测技术具有高分辨率和低功耗的特点,但是传统恒虚警(CFAR)类检测算法在低信杂比(SCR)情况下虚警过高.该文提出一种基于Duffing振子的FOD检测算法.该算法首先利用杂波图CFAR检测算法将雷达接收机接收回波中的背景杂波初步分离,获得目标(包含虚警)的距离信息,并利用该信息构造Duffing方程,之后将此方程作为系统检测模型,输入接收回波信号,求解输出信号方差,采用方差极值法区分目标和虚警.仿真结果表明,在低信杂比情况下,即使虚警概率为10-3,该文检测算法也可以降低虚警率,实现目标与虚警的自动判决.与传统CFAR检测算法相比,该算法的检测概率高于传统检测算法且随信杂比的下降减小速度缓慢,即使在信杂比-30 dB的情况下所提算法仍然可以保持84％的检测概率.     

SAR图像港口区域舰船检测新方法

SAR图像港口内舰船检测是SAR图像海洋应用研究的重要方面。快速、准确地检测港口内舰船将大大提高SAR图像的自动解译能力。该文通过分析港口内舰船停靠特点,提出了一种新的SAR图像港口内舰船检测方法。首先基于港口岸线获取港口沿岸区域SAR图像,然后详细分析了港口沿岸区域SAR图像的杂波统计特性,进而采用基于G0分布的CFAR(Constant False Alarm Rate)检测算法完成了港口内舰船检测。实验结果表明,新方法能有效地将不同形状的港口区域的舰船与绝大部分陆地分开,具有港口内舰船检测率高、虚警率低等特点。     

一种复杂环境下改进的SAR图像双边CFAR舰船检测算法

双边恒虚警率(BCFAR)检测算法通过高斯核密度估计器计算出合成孔径雷达(SAR)图像的空间信息,并将它与图像的强度信息相结合得到联合图像以进行目标检测。相较于只使用强度信息来进行目标检测的经典CFAR检测算法,双边CFAR有着更好的检测性能和鲁棒性。然而,在复杂环境下出现连片的高强度异质点时(例如防波堤、方位模糊和幻影等),核密度估计器计算出的空间信息会出现较多误差,这会导致检测结果中出现大量虚警。此外,当遇到相邻像素点间相似度较低的弱目标时,双边CFAR会发生漏检。为了有效改善这些问题,该文设计一种复杂环境下改进的SAR图像双边CFAR舰船检测算法(IB-CFAR)。该文所提IB-CFAR主要分为3个阶段来实现,分别为基于非均匀量化法的强度层级划分、强度-空间域信息融合、杂波截断后的参数估计。基于非均匀量化法的强度层级划分可以提升弱目标的相似度和对比度信息,从而提升舰船检测率。强度-空间域信息融合在于将空间相似度、距离向和强度等信息进行融合,在进一步提升检测率的同时对舰船的结构信息进行精细化描述。杂波截断后的参数估计可以去除背景窗口中连片的高强度异质点,最大限度地保留真实海杂波样本,使参数估计更加精确。最后,根据估计出的参数建立精确的海杂波统计模型以进行CFAR检测。该文使用高分3号和TerraSAR-X数据来验证该算法的有效性和鲁棒性。实验结果表明,所提出的算法在包含较多密集分布的弱目标环境下表现良好,在此类环境下能获得97.85%的检测率和3.52%的虚警率,相比于现有的检测算法,检测率提升了5%,并且虚警率降低了10%,但在弱目标个数较少且背景十分复杂的环境下,则会出现少量虚警。      

基于杂波跟踪的CFAR检测研究

通过设立专门通道将图像处理技术应用于雷达检测域杂波功率数据处理,对特征杂波进行跟踪,为恒虚警处理提供背景信息.本文介绍了对抗杂波边缘的自适应CFAR检测器设计中的研究工作,设计了基于杂波跟踪的杂波属性CF(clutter feature)-CFAR检测器和结构元素SE(structuring element)-CFAR检测器,对其检测性能进行了分析.并通过蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真方法对上述两种检测器的检测性能进行了仿真.     

A robust auto‐adaptive approach for serial acquisition of generalized multi‐carrier spread spectrum in multipath fading mobile channels

In this paper, a new robust auto‐adaptive approach for pseudo‐noise (PN) code acquisition is proposed. It is applied to the generalized multi‐carrier direct‐sequence code‐division multiple‐access (MC DS‐CDMA) systems communicating over frequency‐selective multipath Rayleigh fading channels. This new approach is based on the constant false alarm rate (CFAR) detection algorithm, referred here as automatic selection partial sum ordered statistics (ASPSOS)‐CFAR. The proposed approach does not require any prior information about the background environment and uses maximum likelihood estimation (MLE) method to detect the interfering signals group in the ranked cells for the full reference window. Once this group is identified and censored, the remaining smaller ranked cells are combined to form an estimate of the background noise level to compute the adaptive threshold. Through simulations, the performance of the proposed detector is analyzed and compared with traditional CFAR detectors based on fixed or automatic censoring algorithms. The obtained results show that the proposed detector eliminates the drawbacks of the previously related detectors and offers a robust detection performance to enhance the acquisition process in heterogeneous background environments.     

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

基于子带矩阵CFAR的海面慢速小目标检测算法

对于K分布海杂波环境下的目标检测,基于信息几何理论的矩阵CFAR检测器是一种有效的目标检测方法。但矩阵CFAR方法计算复杂度高且当目标多普勒频率严重偏离杂波频谱中心时,其检测性能不如自适应归一化匹配滤波器(ANMF)方法,影响其实际应用。为此,该文以滤波器组对接收信号进行滤波处理,提出一种基于滤波器组子带分解最大特征值的矩阵CFAR检测方法(FD-MEMD),通过双杂波抑制来解决目标多普勒频率偏离杂波频谱中心时矩阵CFAR方法失效的难题。最后,仿真实验验证了所提FD-MEMD具有较好的检测性能。     

Fisher分布下基于白化滤波的极化SAR图像CFAR检测方法

在已有的极化合成孔径雷达（SAR）图像恒虚警（CFAR）检测方法中,存在着高分辨下杂波模型适用性差的难题.为此提出了一种Fisher分布下具有虚警概率解析表达形式的CFAR检测方法.首先,在乘积模型框架下,引入Fisher纹理变量,推导出了极化白化滤波（PWF）检测量的概率密度函数（PDF）.然后,对PDF积分得到了虚警概率关于检测门限的解析表达形式,并设计了相应的CFAR检测算法流程.最后,通过机载合成孔径雷达（AIRSAR）实测数据比较了新方法和双参数恒虚警（2P-CFAR）算法及已有的基于K分布、G₀分布、Wishart分布的CFAR检测方法的检测性能.结果表明新方法能有效检测出目标,且鲁棒性较强,相比于其他检测方法,品质因数平均高出32.66%.     

Fisher纹理分布下基于匹配滤波的极化SAR图像CFAR检测方法

在已有的极化合成孔径雷达（PolSAR）图像恒虚警（CFAR）检测方法中,存在着高分辨下杂波模型适用性差的难题。为此提出了一种Fisher分布下的CFAR检测方法,并定义虚警损失率（CFAR Loss,C_L）以量化评估算法的恒虚警保持性能.首先,在乘积模型框架下引入Fisher纹理变量,推导出了多视极化匹配滤波（Multi-look Polarization Matched Filter,MPMF）检测量的概率密度函数（PDF）.然后,对PDF积分得到了虚警概率的闭合解析式,并设计了CFAR检测流程.仿真数据和机载合成孔径雷达（Airborne SAR,AIRSAR）数据实验结果表明,与基于K分布、G₀分布、Wishart分布的CFAR检测算法以及双参数恒虚警（two-Parameter CFAR,2P-CFAR）算法相比,新方法具有良好的恒虚警保持性能和检测性能,具有较强的鲁棒性,且运算时间未明显增加,相比于其他检测方法,品质因数（Figure of Merit,FoM）平均高出12.80%.     

一种基于KL分离度的改进矩阵CFAR检测方法

矩阵CFAR检测器是根据信息几何理论提出的,但其恒虚警特性没有从理论上得到分析,且检测性能也有待进一步提高。该文首先根据矩阵流形上正态律的概念从理论上推导了矩阵CFAR检测器的恒虚警特性,并在此基础上,利用积累性能更好的KLD(Kullback-Leibler Divergence)代替测地线距离,提出了一种改进的矩阵CFAR检测器。最后通过仿真实验验证了改进方法具有更好的检测性能。     

基于压缩感知的步进频雷达目标检测算法

为了解决压缩感知步进频雷达在低信噪比下的目标检测问题,结合传统雷达的恒虚警检测和压缩感知雷达重构思想,建立基于压缩感知的步进频雷达的目标检测模型,利用复近似消息传递消息的特性,提出了一种基于多脉冲的重构算法,并结合恒虚警检测实现了低信噪比下的压缩感知步进频雷达目标检测。仿真结果表明：文中所提的方法提高了检测概率,改善了目标检测性能。