基于精细分割的SAR图像舰船目标几何结构特征提取

随着高分辨率星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）系统的研制和使用,利用SAR图像实现快速准确的舰船目标识别分类成为了海上目标侦察监视的重要手段.文中针对SAR舰船目标切片图像,提出一种基于精细分割的SAR图像舰船目标几何结构特征提取方法.首先,采用基于Radon变换的分割方法将舰船目标和成像干扰区域进行分离,对分离出的舰船目标切片进行阈值分割处理,并利用形态学手段处理分割图像,减小旁瓣影响,准确提取目标主区域;然后基于椭圆形状约束进行目标区域的细化分割,解决分割区域"毛刺"现象和区域断裂现象,得到舰船目标的最佳图像分割区域;最后,通过逼近目标区域获得其对应的最小外接矩形（minimum enclosing rectangle,MER）,进而实现目标区域几何结构特征的精确提取.通过对获取的高分三号卫星SAR图像数据进行仿真实验,证明了本文方法提取舰船目标几何结构特征的高准确性和强稳定性,对海上舰船目标的识别与分类具有重要意义.     

基于改进多尺度间隙度的海上目标分割方法

针对复杂海面背景下的可见光图像舰船目标分割问题,引入了图像的多尺度间隙度特征,分析了Dong提出的图像间隙度特征提取算法存在的问题,并进行了改进,采用滑动盒子内像素值方差计算滑动盒子的质量,提高了舰船目标与海面背景的可分离程度,最后利用改进算法提取图像的多尺度间隙度特征对海上舰船目标进行分割。实验结果表明,利用改进方法对海面背景下舰船目标进行分割,相对于sobel边缘检测、ostu阈值分割和基于传统提取算法的多尺度间隙度特征分割方法结果更优,可以更好地抑制海面亮度变化、海浪和背景杂波的影响,准确分割出海上舰船目标。     

静止轨道遥感卫星海面运动舰船快速检测方法

面向静止轨道光学遥感卫星,该文提出一种海上运动舰船目标快速检测方法。该方法首先利用多结构多尺度形态学滤波对海洋背景遥感图像进行背景抑制;然后采用自适应阈值分割和自组织聚类获得候选目标;再根据目标运动特征,利用静止轨道卫星凝视序列图像对候选目标进行多目标移动式邻域判决,剔除虚假目标;最后关联舰船目标以及融合卫星平台数据,可快速计算舰船状态等深层次动态信息。实验结果与分析表明,所提方法能有效检测海洋背景遥感图像中的多个运动舰船目标,准确获取各个舰船位置、航速、航向、运动轨迹等信息,具有算法简单,目标检测率高、虚警率低,稳定性好等优点。该方法为我国静止轨道光学遥感卫星在轨数据处理与应用提供了技术支撑。     

基于多源遥感卫星的海面舰船目标检测方法

围绕光学卫星遥感图像中的海面舰船目标检测问题,考虑静止轨道遥感卫星和低轨道高分辨率遥感卫星的优缺点,提出一种基于多源遥感卫星的海面舰船目标检测方法。该方法首先通过多结构多尺度形态学滤波和自适应阈值分割对静止轨道卫星遥感图像进行目标预检测,然后将预检测结果与卫星图像的地理位置信息相结合来确定高分辨率遥感图像候选目标区域,最后提取候选目标区域中目标的主要特征,进行舰船目标判别,将判别结果反映到静止轨道遥感卫星图像上。仿真结果表明,该方法能有效检测出海洋背景遥感图像中的多个运动舰船目标,具有目标检测率高、虚警率低、时效性好等优点,为静止轨道遥感卫星对海面运动舰船目标的实时监视跟踪提供了技术支撑。     

SAR图像舰船目标去旁瓣处理

准确分割出SAR图像舰船成像区域是舰船目标几何参数提取、目标分类识别的基础。受SAR成像机理影响,图像不可避免地存在旁瓣效应,严重影响目标特征提取精度。提出一种舰船目标去旁瓣方法：首先确定目标区域及强散射区域最小外接矩形,在两个外接矩形区域内,根据旁瓣自身特征进行统计分析,删除疑似旁瓣区域,最后对剩余区域重新计算区域参数,获取更准确成像区域。通过对高分辨率机载SAR图像实验验证,该算法能有效去除旁瓣对SAR舰船目标影响,更精确分割出目标真实成像区域。     

基于Top-hat变换与OTSU的近岸舰船目标检测

长期以来,雷达对近岸目标的检测是目标识别的难题。对于近岸低速舰船目标,存在探测难、识别难的问题。然而,舰船目标具有较好的红外辐射特征,在探测过程中可以充分地利用这一特征。针对其红外特性提出了一种基于Top-hat变换与最大类间方差法的图像处理方法。经开运算重构,利用Top-hat变换增强红外图像中目标与背景的对比度;根据图像的灰度特性,使用最大类间方差法对图像进行阈值分割,以便检测目标。实验结果表明,该算法能够有效地检测出近岸舰船目标,对近岸目标识别具有一定的现实意义。     

海面舰船红外成像目标识别算法研究

海面舰船红外成像目标识别算法研究张锋，杨树谦（航天工业总公司三院三部北京１０００７４）裴继红，向健勇，刘上乾（西安电子科技大学西安７１００７１）本文对前视海面舰船红外成像目标的实时识别与跟踪技术进行了研究，重点在目标的分割与识别。提出了三类识别特征（...     

有云层干扰的光学遥感图像舰船检测算法

针对海面光学卫星遥感图像舰船检测中云层干扰所产生高虚警率的情况,提出一种基于串并联混合多维特征融合判决的舰船目标检测算法。首先,利用高斯灰度阈值分割目标与海面云层背景,并对分割后的二值图像进行区域标记;然后,利用感兴趣区域的几何形态和边缘能量两类特征,包括中心偏移度、长宽比、面积变化比、曲折度和填充度,构建了串并联混合多维特征融合判决方法;最后,通过对感兴趣区域进行综合鉴别,有效剔除了云层干扰导致的虚警,解决了含云层背景检测结果虚警率高的问题。对多幅SPOT4光学遥感卫星图像的实验结果表明算法的有效性。     

基于SVM分类的红外舰船目标识别

针对海天背景下红外舰船目标识别提出了一种基于机器学习的分类算法。该算法首先利用分割算法提取红外图像中的连通区域,并对原图相应的位置进行标记和归一化处理,然后利用HOG特征提取标记区域的高维特征向量,用线下样本库训练得到的SVM分类器对所提取的HOG特征进行高维特征空间的分类,识别目标和干扰。仿真实验表明,该算法具有良好的性能,在复杂海天干扰背景下能够有效地识别红外舰船目标。     

基于频谱残差视觉显著计算的高分辨SAR图像舰船检测算法

分析了高分辨率SAR图像中海洋背景和舰船目标的特点,针对高分辨率SAR图像提出了一种两阶段舰船目标快速检测算法:第一阶段采用改进的频谱残差视觉显著计算模型快速获取视觉的感兴趣区域;第二阶段检测阶段,结合贝叶斯理论二元假设检验的思想,设计了一个局部最大后验概率分类器进行像素分类,经参数估计、判决准则完成显著区域内像素二分类以实现目标检测。实验采用典型的高分辨率SAR卫星Terra-SAR-X卫星数据进行仿真实验,结果表明所提算法具有良好的检测性能,也更加符合实际高分辨率图像舰船目标检测的应用需求。通过进一步实验与以往检测算法的对比得出结论,高分辨率SAR图像舰船目标检测方法在能够改善由斑点噪声和不均匀的海杂波背景对检测结果带来虚警的同时,检测速度也提高了25%~50%。     

High resolution remote sensing image ship target detection technology based on deep learning

With the development of China''s high-resolution special projects and the rapid development of commercial satellite, the resolution of the mainstream satellite remote sensing images has reached the sub-meter level. Ship target detection in high-resolution remote sensing images has always been the focus and hotspot in image understanding. Real-time and effective detection of ships play an extremely important role in marine transportation, military operations and so on. Firstly, the full-factor ship target sample library of high-resolution image is synthetically prepared. Then, based on the Faster R-CNN framework and Resnet model, optimize the parameters of the model to achieve accurate results. The simulation results show that the detection model trained in this paper has the highest recall rate of 98.01% and false alarm rate of 0.83%. It can be applied to the practical application of ship detection in remote sensing images.     

基于多尺度双邻域显著性的高分四号遥感图像运动船舶检测方法

静止轨道(GEO)的高分四号(GF-4)卫星具备对海上运动船舶进行连续观测的能力,由于轨道高,海面船舶在GF-4卫星遥感图像中比较弱小不易检测。该文分析海面运动船舶的尾迹特征,提出一种基于多尺度双邻域显著性(MDSM)的GF-4卫星遥感图像运动船舶检测方法。首先依据多尺度双邻域显著性模型计算显著度,生成显著图;然后使用自适应阈值分割提取运动船舶的位置;最后利用尾迹几何特征对候选目标的形状进行校验,进一步去除虚假目标。实验结果和分析表明,所提方法可以有效地检测GF-4卫星遥感图像中的多个运动船舶目标,相比目前主流的视觉显著性检测算法,该文所提算法具有更好的检测性能。     

基于仿生视觉的海面船只检测方法

对地观测系统可以快速检测大面积区域,为世界各沿海国家的船只监测任务带来了极大便利。针对遥感影像中的船只自动化检测问题,利用船只相对于海面呈现明显的视觉显著特性,提出了一种基于船只与海面反差特性的船只检测方法,将对船只的检测定位转变为对场景中显著目标的发现与分割问题。方法以视网膜到初级视觉皮层V1这一视觉通路的生理过程为指导,模拟了其中视觉信号的产生机制以获得场景的显著图。以光学影像为例进行的实验结果显示,在没有目标先验知识的前提下,基于反差特性的方法能有效地将视觉注意力集中于海面船只目标,取得了较好的检测结果。     

基于级联卷积神经网络的大场景遥感图像舰船目标快速检测方法

针对大场景遥感图像舰船目标的快速检测问题,该文设计了一种级联型卷积神经网络检测框架。该检测框架由目标预筛选全卷积网络(P-FCN)和目标精确检测全卷积网络(D-FCN)两个全卷积网络级联而成。P-FCN是一个轻量级的图像分类网络,负责对大场景图像中可能的舰船区域进行快速预筛选,其层数少、训练简单,候选框冗余较少,能够减少后续网络的计算负担;D-FCN是一个改进的U-Net网络,通过在传统U-Net结构中加入目标掩膜和舰船朝向估计层以进行多任务的学习,实现任意朝向舰船目标的精细定位。该文分别使用TerraSAR-X雷达遥感图像和从91卫图、DOTA数据集中获得的光学遥感图像对算法进行了测试,结果表明该方法的检测准确率分别为0.928和0.926,与传统滑窗法相当,但目标检测时间仅为滑窗法的1/3左右。该文所提的级联型卷积神经网络检测框架在保持检测精度的前提下能显著提高目标检测效率,可实现大场景遥感图像中舰船目标的快速检测。      

基于遥感图像的船舶目标检测方法综述

如何在复杂环境中准确、快速地实现各类船舶目标检测是一项重要研究课题,也是保障船舶航行安全、保护领土安全、加强水域资源监管的基础。红外成像、合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）以及卫星遥感等成像技术的发展为船舶检测提供了丰富的图像数据,已取得许多研究成果。介绍了船舶目标检测的过程,从基于传统图像处理技术的船舶目标检测和基于深度学习的船舶目标检测两方面总结并分析了现有船舶目标检测方法,讨论了相关关键技术,最后指出了未来的研究方向。     

基于视觉显著性的SAR遥感图像NanoDet舰船检测方法

在合成孔径雷达遥感图像中,舰船由金属材质构成,后向散射强;海面平滑,后向散射弱,因此舰船是海面背景下的视觉显著目标。然而,SAR遥感影像幅宽大、海面背景复杂,且不同舰船目标特征差异大,导致舰船快速准确检测困难。为此,该文提出一种基于视觉显著性的SAR遥感图像NanoDet舰船检测方法。该方法首先通过自动聚类算法划分图像样本为不同场景类别;其次,针对不同场景下的图像进行差异化的显著性检测;最后,使用优化后的轻量化网络模型NanoDet对加入显著性图的训练样本进行特征学习,使系统模型能够实现快速和高精确度的舰船检测效果。该方法对SAR图像应用实时性具有一定的帮助,且其轻量化模型利于未来实现硬件移植。该文利用公开数据集SSDD和AIR-SARship-2.0进行实验验证,体现了该算法的有效性。      

基于视觉注意力机制的多源遥感图像语义分割

近年来,随着空间感知技术的不断发展,对多源遥感图像的融合处理需求也逐渐增多,如何有效地提取多源图像中的互补信息以完成特定任务成为当前的研究热点。针对多源遥感图像融合语义分割任务中,多源图像的信息冗余和全局特征提取难题,本文提出一种将多光谱图像（Multispectral image, MS）、全色图像（Panchromatic image, PAN）和合成孔径雷达 （Synthetic Aperture Radar, SAR）图像融合的基于Transformer的多源遥感图像语义分割模型Transformer U-Net （TU-Net）。该模型使用通道交换网络（Channel-Exchanging-Network, CEN）对融合支路中的多源遥感特征图进行通道交换,以获得更好的信息互补性,减少数据冗余。同时在特征图拼接后通过带注意力机制的Transformer模块对融合特征图进行全局上下文建模,提取多源遥感图像的全局特征,并以端到端的方式分割多源图像。在MSAW数据集上的训练和验证结果表明,相比目前的多源融合语义分割算法,在F₁值和Dice系数上分别提高了3.31%~11.47%和4.87%~8.55%,对建筑物的分割效果提升明显。