基于稀疏描述的SAR目标方位角估计算法

精确的目标方位角估计对于基于模板的SAR ATR算法的性能提高大有裨益,可降低算法运算量,提高运算效率。提出一种有效的基于稀疏描述的SAR目标方位角估计方法。首先,利用所有训练样本构造字典矩阵,获得测试样本的稀疏描述向量;然后,通过稀疏描述向量中的非零系数计算重构误差,利用SAR图像中特有的目标方位角敏感特性,选出重构误差最小的样本所对应的方位角作为估角结果。不同于现有的方位角估计方法,所提算法可以有效地克服180°方位角模糊问题。采用实测的MSTAR数据进行实验,实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于优化字典学习的遥感图像融合方法

为提升全色图像和多光谱图像的融合效果,该文提出基于优化字典学习的遥感图像融合方法。首先将经典图像库中的图像分块作为训练样本,对其进行K均值聚类,根据聚类结果适度裁减数量较多且相似度较高的图像块,减少训练样本个数。接着对裁减后的训练样本进行训练,得到通用性字典,并标记出相似字典原子和较少使用的字典原子。然后用与原稀疏模型差异最大的全色图像块规范化后替换相似字典原子和较少使用的字典原子,得到自适应字典。使用自适应字典对多光谱图像经IHS变换后获取的亮度分量和源全色图像进行稀疏表示,把每一个图像块稀疏系数中的模极大值系数分离,得到极大值稀疏系数,将剩下的稀疏系数称为剩余稀疏系数。针对极大值稀疏系数和剩余稀疏系数分别选择不同的融合规则进行融合,以保留更多的光谱信息和空间细节信息,最后进行IHS逆变换获得融合图像。实验结果表明,与传统方法相比所提方法得到的融合图像主观视觉效果较好,且客观评价指标更优。     

基于Gabor特征的稀疏表示纹理分割研究

稀疏表示和字典学习在图像去噪、图像重建和模式识别等应用上取得了良好的效果,其利用稀疏系数和重构误差来作为模式分类的判别准则。稀疏表示纹理分割方法是将图像分割问题转换为像素点的分类问题。但通常稀疏表示分类方法是基于图像块特征,难以准确表征图像纹理信息。为了解决上述问题,提出基于Gabor特征的稀疏表示纹理分割方法。因为Gabor特征对图像纹理信息的鲁棒性,算法首先从每类纹理中选择一些像素点作为训练样本,计算其不同尺度和方向下的Gabor特征,将其作为初始化字典,通过判别性的字典学习算法(D-KSVD)更新字典,该字典学习算法在KSVD基础上使得字典更具有类别判别能力,最后以待分割图像的每个像素点作为测试样本,计算其Gabor特征。利用OMP算法得到测试样本在字典下的稀疏系数,根据稀疏系数得到类标签,进而对像素点进行分类,完成分割。通过在Brodatz纹理库上的实验结果表明,该方法有效提高了稀疏表示算法对纹理图像分割的正确率。     

基于稀疏表示和道路辅助的单幅SAR图像运动目标检测方法

本文提出一种利用单幅SAR(Synthetic Aperture Radar)图像实现运动目标检测的方法.首先提出一种基于压缩感知的SAR图像道路检测算法:根据SAR图像中道路的特点,使用模糊C均值方法将图像进行模糊分类,获得大致的道路区域,然后利用Hough变换域的稀疏性,用压缩感知精确定位图像中的道路信息.其次利用图像稀疏表示的方法对运动目标进行检测:不同速度运动目标的散焦量和距离单元跨越不同,由此生成样本图像,继而构造超完备字典.将待测图像分块,并计算子图像在字典下的稀疏系数,检测并匹配出运动目标的速度参数.最后,结合已检测出的道路辅助信息,消除多普勒模糊影响,剔除虚假的运动目标,并对运动目标速度参数进行校正.实验结果证明了所提方法的有效性.     

基于分块过完备稀疏表示的多聚焦图像融合

提出一种基于分块过完备稀疏表示的多聚焦图像融合算法。该方法将多聚焦源图像对应分块,采用稀疏模型进行分解,得到每个块的稀疏表示系数。考虑到稀疏系数向量的l1范数越大,带的信息量就越多,采用此因子对稀疏系数加权,求得融合系数,结合过完备字典重构融合图像。实验结果表明该图像融合方法取得较好的融合效果且优于传统小波分解融合方法。同时探讨了字典维数对所提出方法的影响。     

基于自适应多字典学习的单幅图像超分辨率算法

自适应字典学习利用图像结构自相似性,将图像自身作为训练样本,通过字典学习使图像中的相似块在字典下具有稀疏表示形式.本文将全局字典学习中利用图像库获取附加信息的思想融入到自适应字典学习的过程中,提出了一种基于自适应多字典学习的单幅图像超分辨率算法,从低分辨率图像自身与图像库同时获取附加信息.该算法对低分辨率图像金字塔结构中的图像块进行聚类,在聚类结果的引导下将图像库中的图像块进行分类,利用各类中的样本分别构建针对各类的多个字典,从而确定表达重建图像块的最优字典.实验表明,与ScSR、SISR、NLIBP、CSSS以及mSSIM等算法相比,本文算法具有更好的超分重建效果.     

原子-分子字典结合的联合扩展加权稀疏表示人脸识别算法

针对训练样本字典学习仅包含全局信息、缺乏局部信息的不足,引入与类别相关的原子字典, 提出基于原子与分子字典联合扩展的加权稀疏表示人脸识别方法。首先,对各类训练样本进行PCA学习,得到带标记的训练样本基,构造PCA基原子字典,同时将训练样本字典作为分子字典。进而,利用原子字典与分子字典结合得到扩展字典模型。测试时,根据测试样本与扩展字典基之间的距离进行加权得到与当前测试样本关联的重构字典集,最后对测试样本稀疏重构,利用残差进行分类判别。为验证本文方法有效性,分别在AR、Georgia Tech和CMU PIE人脸数据库上进行实验。      

基于稀疏表示和拉伸变换的SAR图像目标识别

目标识别是SAR图像解译的关键环节,针对已有基于稀疏表示的SAR图像目标识别方法识别率不高的问题,在分析影响识别率原因的基础上,结合SAR图像中目标区域和阴影区域特性,提出了一种基于稀疏表示和拉伸变换的SAR图像目标识别方法。该方法通过对训练样本图像进行拉伸变换生成了新的训练样本图像,利用已有的和新的训练样本图像构造稀疏字典,通过求解目标区域和阴影区域的联合稀疏表示,根据重构误差最小准则完成了SAR图像目标识别。利用MSTAR实测SAR图像对提出的目标识别方法进行了测试,结果表明新方法识别率高于已有方法,从而验证了新方法的有效性。     

基于可区分性字典学习模型的极化SAR图像分类

极化SAR图像分类是一个高维非线性映射问题,稀疏表示(CS)对于解决此类问题具有很大潜力。字典学习在基于CS的分类中起到重要作用。本文提出了一种新的字典学习模型,用于增强字典的区分能力,使其更适合极化SAR图像分类。提出的模型根据字典中两类子字典在分类中的作用对其相应的表达系数施加不同的稀疏约束。为使共同子字典能够抓住所有类共享的特征,对其相应系数施加稀疏约束,为使类专属子字典能够抓住类内独享的局部和全局结构特征,对其相应系数同时施加稀疏和低秩约束。由于共同子字典表达所有类共享的特征,我们以测试样本在类专属子字典上的重建误差作为准则进行分类。本文在AIRSAR的Flevoland数据集上对此算法进行验证,实验结果验证了算法的有效性。      

自适应核协同表示在SAR目标识别中的应用

针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标识别中方位角差距大的训练样本之间存在干扰的问题,对传统协同表示字典进行了改进,得到更适应于当前测试样本且能够降低弱相关原子对系统影响的自适应字典,基于此提出了一种自适应原子选择的核函数变换协同表示算法,并在美国DARPA中的运动和静止目标获取与识别计划公开发布的SAR图像数据库上进行了验证实验.实验结果表明,相较于基于全部训练样本字典的核协同表示模型,基于自适应原子选择的核协同表示方法降低了干扰原子的不良影响,提高了对SAR目标识别的可靠性和鲁棒性.     

结合多决策准则稀疏表示的SAR图像目标识别方法

提出组合多决策准则的稀疏表示分类（Sparse Representation-based Classification,SRC）并在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）目标识别中进行应用。传统SRC通常在全局字典上对测试样本进行重构,分别计算不同训练类别对于测试样本的重构误差,最终根据最小重构误差的原则进行分类决策。然而,由于SAR目标识别问题的复杂性,单一决策准则往往对扩展操作条件的适应性不强,导致整体性能下降。为此,文中基于稀疏表示求解的系数矢量,分别采用最小重构误差原则、最大系数能量原则以及局部最小重构误差原则分别进行分类。最小重构误差准则直接采用传统算法。最大系数能量准则分别计算不同训练类别系数能量,按照能量最大的原则进行判决。局部最小重构误差原则在局部字典上对测试样本进行表征和分析,充分体现SAR图像的视角敏感性。对于三个准则获取的决策变量,通过适当转换统一采用概率分布形式进行表达。最终,基于线性加权融合对三个准则的结果进行分析,判决测试样本所属目标类别。基于MSTAR数据集对方法进行测试,分别验证了提出方法在标准操作条件、俯仰角差异、噪声干扰及目标遮挡等情形的性能。实验结果表明:所提方法通过结合多决策准则能够有效提升SAR目标识别性能。     

融合CNN和SRC决策的SAR图像目标识别方法

提出基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）与稀疏表示分类（Sparse Representation-based Classification,SRC）联合决策的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）目标识别方法。CNN通过深度网络学习SAR图像的多层次特征,进而对其所属的目标类别进行判决。研究表明,CNN在训练样本充足的条件下可以取得很好的识别性能。然而,对于训练样本未能包含的条件,CNN的分类性能通常会出现明显下降。因此,先采用CNN对待识别的测试样本进行分类,再根据输出的决策值（即,各个训练类别对应的后验概率）计算当前分类结果的可靠性。当分类结果判定可靠时,则直接采信CNN的决策,输出测试样本的目标类别。反之,则根据CNN输出的决策值筛选若干候选类别,然后基于它们的训练样本构建全局字典用于SRC分类。对于SRC的分类结果,进一步采用Bayesian融合算法将其与CNN的分类结果进行融合。最终,根据融合后的结果判定测试样本的目标类别。提出方法通过层次化的思路融合CNN和SRC的优势,有利于发挥两者对不同测试条件的优势,达到提高识别稳健性的目的。实验中,基于MSTAR数据集开展测试分析,结果验证了提出方法的有效性。     

二维压缩感知多投影矩阵特征融合的SAR目标识别方法

针对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）目标识别问题,提出联合多层次二维压缩感知投影特征的方法。采用二维压缩感知投影作为基础特征提取算法,具有不依赖训练样本、效率高等显著优势。构建多个二维压缩感知投影矩阵提取原始SAR图像的多层次特征。不同投影矩阵获得的特征具有差异性,从不同方面描述SAR图像的灰度分布特性;同时,这些特征源自相同的输入图像,因此也具有一定的内在关联性。采用联合稀疏表示对提取的多个特征矢量进行表征分析,在内在关联性约束下考察不同特征的独立鉴别能力,从而提升每一类特征的稀疏表示精度。最终,根据求解的稀疏表示系数,分别在各个训练类别上对测试样本的多类特征进行重构,获得重构误差。根据最小误差的准则,判定测试样本所属目标类别。通过综合运用多层次二维压缩感知特征提取和联合稀疏表示分类,提高SAR目标识别的整体性能。利用MSTAR数据集中的多类目标SAR图像对方法进行测试验证,结果反映其在标准操作条件（standard operating condition,SOC）和扩展操作条件（extended operating condition,EOC）均可保持可靠的识别性能。     

基于图像稀疏表示的红外小目标检测算法

基于超完备字典的图像稀疏表示是一种新的图像表示理论,利用超完备字典的冗余性可以有效地捕捉图像的各种结构特征,从而实现图像的有效表示.针对红外小目标检测问题,提出了一种基于图像稀疏表示的检测方法,该方法采用二维高斯模型生成样本图像,继而构造超完备目标字典,然后依次提取测试图像的图像子块并计算其在超完备字典中的表示系数,背...     

稀疏贝叶斯字典学习空时机动目标参数估计算法

针对基于稀疏恢复的空时自适应处理(STAP)目标参数估计方法中字典失配导致估计性能下降的问题,该文提出一种基于稀疏贝叶斯字典学习的高精度目标参数估计方法。该方法首先通过目标方位信息补偿多个阵元数据构建联合稀疏恢复数据,然后对补偿后的每个阵元数据利用双线性变换进行加速度和速度项分离。最后构建速度参数和加速度参数的泰勒级数动态字典,对机动目标参数进行高精度贝叶斯字典学习稀疏恢复。仿真实验证明,该方法能有效提高字典失配情况下目标参数估计精度,估计性能优于已有字典固定离散化的稀疏恢复空时目标参数估计方法。     

联合多方位角调频率估计的星载SAR三维成像方法

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)通过波束的方位向扫描可以实现单次航过的多方位观测。在多方位角观测过程中,卫星弯曲轨道可等效为长3维曲线阵列,从而具备了3维成像能力。由于多方位角观测在高度维采样的稀疏性,无法直接通过3维FFT实现无模糊成像,且目标在不同方位角SAR图像的投影与高程间的传递相对复杂。针对该问题,该文提出了联合多方位角调频率估计的星载SAR3维成像方法。该方法首先给出了不同观测方位角下多普勒调频率误差与目标高程误差间的关系,利用视错位法(Map Drift, MD)估计多普勒调频率误差。然后,联合多方位角高程估计结果提升高程估计精度。最后,利用高程估计结果恢复目标3维几何信息,从而实现3维成像。仿真实验验证了该方法的高程估计精度可达米级。      

一种基于二维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法

互质采样星载SAR通过方位互质采样代替传统方位均匀采样,可有效缓解空间分辨率与有效成像宽度之间的相互制约,提升SAR系统的对地探测性能。然而,方位向互质采样使得回波信号呈现方位欠采样及非均匀采样特性,导致传统SAR成像处理方法无法实现互质采样星载SAR的有效成像处理。该文提出一种基于2维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法。该方法在距离向脉冲压缩后,根据各距离门的多普勒参数截取2维观测信号并构造相应的稀疏字典,然后通过改进的2维信号稀疏度自适应匹配追踪算法完成方位聚焦处理。该方法不仅可以补偿SAR回波信号的距离方位2维耦合,还可以消除成像参数随距离空变对稀疏重构造成的影响,从而实现全场景的精确重构。点目标及分布目标仿真实验结果验证了所提算法可在远低于奈奎斯特采样率的情况下实现稀疏场景的有效重构。      

图约束字典和加权稀疏表示人脸超分辨率算法

针对低分辨率、低质量人脸图像重建问题,提出了一种新的基于稀疏表示的人脸超分辨率算法。在训练阶段,人脸的位置特征被用于保持人脸块的全局信息,人脸块间的几何结构被用于保持高低分辨率超完备冗余字典的流形结构,从而提高字典的表达能力;在重建阶段,K近邻加权稀疏表示被用于消除稀疏编码噪声,以提高高分辨率人脸图像重建系数的精度。实验结果表明,提出的方法取得了较好的主客观质量。     

可见光与红外图像组K-SVD融合方法

传统稀疏表示融合方法,以图像块进行字典训练和稀疏分解,由于没有考虑图像块之间的内在联系,易造成字典原子表征图像特征能力不足、稀疏系数不准确,导致图像融合效果不好.为此,本文提出可见光与红外图像组K-SVD(K-means singular value decomposition)融合方法,利用图像的非局部相似性,将相似...