基于中心点回归的大场景SAR图像舰船检测方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像舰船目标检测在军事和民用领域有着重要的应用.然而随着SAR图像成像能力的提升,SAR成像场景越来越大,舰船目标检测存在两个难点:一是舰船目标在整幅图像中所占比例极小,很难与周围背景分开;二是靠岸舰船目标通常密集排列,目标之间难以区分.目前常用基...     

基于YOLOv3的SAR舰船图像目标识别技术

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率星载(或机载)雷达系统,SAR图像自动目标识别(ATR)技术是智能图像解译的关键技术之一。针对传统的SAR舰船目标检测算法大多受限于场景且泛化能力较差的问题,设计了一种基于YOLOv3网络的检测模型,使用多尺度先验框对目标物体进行检测,通过训练得到模型的最优权重,实现端到端的目标检测。测试结果表明,与Faster R-CNN算法相比,YOLOv3在准确率与运行速度上均有更优秀的性能表现。     

基于深度学习的探地雷达二维剖面图像结构特征检测方法

该文针对探地雷达(GPR) 2维剖面图像中目标特征提取困难及其识别精度较低等问题,采用深度学习方法来提取2维剖面图像中目标的特征双曲线。根据GPR工作的物理机制,设计了一种级联结构的卷积神经网络(CNN),先检测并去除回波数据中的直达波干扰信号,再利用CNN得到B扫描(B-SCAN)图像的特征图,并对特征信号进行分类识别以提取目标的特征双曲线。同时,为处理各种干扰信号影响目标特征双曲线结构完整性的问题,提出了一种基于方向引导的特征数据补全方法,提高了目标特征双曲线识别的准确率。与方向梯度直方图(HOG)算法、单级式目标检测(YOLOV3)算法和更快速的区域卷积神经网络(Faster RCNN)算法相比,在综合评价指标F上该文方法的检测结果是最优的。     

基于Google Earth Engine的海量舰船目标SAR图像处理应用研究

传统基于单机的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像舰船目标检测需要在本地计算机上进行数据下载、处理和分析,这极大受限于本地计算机的性能,只能对少量SAR图像进行检测。本文利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台的海量数据存储和强大运算能力,通过在云端部署SAR卫星数据、模型算法和计算机算力,在GEE平台上进行了大范围海域的海量舰船目标SAR图像处理应用研究,实现了舰船目标检测同时还可以获取舰船目标信息、统计舰船目标数量、批量下载目标检测结果图像等。通过在Sentinel-1 SAR数据上进行相关实验,结果表明本文研究可在线对海量SAR数据进行实时、高效、快速地处理,对海上舰船监视具有较高的实际应用价值。      

SAR图像舰船目标检测的Gamma流形方法

目前基于统计特征的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像目标检测方法,易受成像条件稳定性的影响而误差较大。针对这一问题,本文提出了一种基于Gamma流形的SAR图像舰船目标检测算法。通过Gamma分布族构建SAR图像二维统计流形,构造黎曼度量,借助切向量长度实现对SAR图像的显著性表示。最后利用分类算法,实现SAR图像舰船目标的检测过程。实验结果表明,该方法不仅能有效地检测出SAR图像感兴趣目标区域,而且对海杂波具有较好的鲁棒性。     

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。      

基于生成对抗网络和线上难例挖掘的SAR图像舰船目标检测

基于深度学习的SAR图像舰船目标检测算法对图像的数量和质量有很高的要求,而收集大体量的舰船SAR图像并制作相应的标签需要消耗大量的人力物力和财力。该文在现有SAR图像舰船目标检测数据集(SSDD)的基础上,针对目前检测算法对数据集利用不充分的问题,提出基于生成对抗网络(GAN)和线上难例挖掘(OHEM)的SAR图像舰船目标检测方法。利用空间变换网络在特征图上进行变换,生成不同尺寸和旋转角度的舰船样本的特征图,从而提高检测器对不同尺寸、旋转角度的舰船目标的适应性。利用OHEM在后向传播过程中发掘并充分利用难例样本,去掉检测算法中对样本正负比例的限制,提高对样本的利用率。通过在SSDD数据集上的实验证明以上两点改进对检测算法性能分别提升了1.3%和1.0%,二者结合提高了2.1%。以上两种方法不依赖于具体的检测算法,且只在训练时增加步骤,在测试时候不增加计算量,具有很强的通用性和实用性。

     

SAR图像舰船目标识别综述

SAR图像舰船目标识别是SAR图像海洋监视应用中的一项关键技术。在广泛文献调研的基础上,首先建立了SAR图像舰船目标识别的主要流程;接着对用于SAR图像舰船目标识别的众多特征进行归纳整理,分析了其物理意义及优缺点;然后对用于SAR图像舰船目标的分类算法进行了较为全面的综述;最后分析了目前研究中所面临的主要问题,展望了进一步研究的主要方向。     

主动毫米波成像地海面目标识别方法

主动毫米波成像传感器为前下视对地成像,作为侧视SAR和前斜视SAR成像的补充,能够实现全方位观测覆盖,采用扫描方式实时获取飞行路径前方地物目标图像数据,在飞行器导航中具有重要应用前景。针对主动毫米波成像目标识别所面临的成像信噪比低、图像方位向分辨率低以及保障条件为异种传感器图像数据等难点,探讨了目标检测识别实时信息处理流程中的地面信息保障、匹配识别算法等若干关键技术和方法,结合目标背景特性,提出的结合特征检测的目标匹配识别定位方法,能满足低信噪比条件下的目标快速检测识别的要求。     

HRWS SAR图像舰船目标监视技术研究综述

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是实现舰船目标监视应用的重要遥感手段之一。高分辨率宽测绘带(High Resolution Wide Swath, HRWS) SAR 能够同时获取方位向高分辨率和宽测绘带SAR数据,为SAR图像舰船目标监视带来了新的机遇和挑战。该文综述了国内外SAR图像舰船目标监视技术研究现状,总结了舰船监视对SAR成像系统基本性能要求,结合HRWS SAR成像特点,分析了舰船目标监视面临的关键技术问题,重点介绍了研究小组在HRWS SAR图像舰船目标检测、特征提取、分类识别等关键问题的解决方案和初步研究成果,并指出需进一步研究的方向。      

多尺度特征融合与特征通道关系校准的SAR图像船舶检测

目前深度学习技术在SAR图像的船舶检测中已取得显著的成果,但针对SAR船舶图像中复杂多变的背景环境,如何准确高效地提取目标特征,提升检测精度与检测速度仍存在着巨大的挑战.针对上述问题,该文提出了一种多尺度特征融合与特征通道关系校准的SAR图像船舶检测算法.在Faster R-CNN的基础上,首先通过引入通道注意力机制对...     

基于深度学习的SAR图像舰船目标检测综述

近年来,合成孔径雷达成像技术因具备全天时和全天候的目标感测能力,在海洋实时监测和管控等领域发挥着重要作用,特别是高分率SAR图像中的舰船目标检测成为当前的研究热点之一.首先分析基于深度学习的SAR图像舰船目标检测流程,并对样本训练数据集的构建、目标特征的提取和目标框选的设计等关键步骤进行归纳总结.然后对检测流程中的各部...     

基于改进Faster R-CNN的红外舰船目标检测算法

针对Faster R-CNN算法中对于红外舰船目标特征提取不充分、容易出现重复检测的问题,提出了一种基于改进Faster R-CNN的红外舰船目标检测算法.首先通过在主干网络VGG-16中依次引出三段卷积后的3个特征图,将其进行特征拼接形成多尺度特征图,得到具有更丰富语义信息的特征向量;其次基于数据集进行Anchor的...     

基于级联网络的复杂大场景SAR图像舰船目标快速检测

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像舰船目标检测紧贴军事和民用需求,为海洋监视提供重要信息支撑.针对复杂大场景SAR图像,本文设计了一种基于级联网络的舰船目标检测框架,该网络框架主要由D-BiSeNet海陆分割、分块区域筛选和CP-FCOS目标检测三部分组成.通过改进双边网络(D...     

基于空间变迹滤波旁瓣抑制与有序统计恒虚警率的舰船检测算法

由于合成孔径雷达(SAR)特殊的成像机制,导致了SAR图像上出现了旁瓣效应(SVA)。针对舰船目标检测过程中,旁瓣效应改变了强反射目标的形状导致的定位困难与定位错误问题,该文提出了一种基于空间变迹滤波与有序统计恒虚警率(OS-CFAR)的舰船检测算法。该算法将空间变迹滤波算法运用到复图像数据中,针对目标检测要求的实时性问题进行算法改进,通过全局CFAR只对潜在目标点进行旁瓣抑制而忽略对舰船检测无意义的大量背景点,在抑制旁瓣的同时减少了算法运算量。然后采用非线性的OS-CAFR算法对旁瓣抑制后的图像进行目标检测,并且采用形态学膨胀运算,弥补SVA算法可能造成的像素点幅值错误降低的问题。最后利用高分三号(GF-3)的实测数据进行验证,通过对比有无使用该文算法的结果的图像对比度与检查目标个数,体现了算法的有效性。      

基于YOLOX网络的SAR图像舰船目标检测

针对SAR图像舰船目标尺寸大小不一、舰船分布密集、背景复杂等问题,本文提出一种改进YOLOX网络并用于SAR图像舰船目标检测。该网络包括主干特征提取网络、加强特征提取网络、解耦头、预测框优化及损失计算等4个部分。与常规YOLOX网络相比,本文作了如下改进：首先,在主干特征提取网络中,3个基础特征层之后都添加了CA模块;在加强特征提取网络中,两处下采样之后也都添加了CA模块。以强化对SAR图像中重要区域的特征提取。其次,在框回归损失函数中,引入CIOU替代IOU,以更好地利用预测框和真实框之间的相对位置信息和形状信息,提升预测框回归精度。本文基于AIR-SARSHIP-2.0数据集进行了大量的舰船目标检测实验,并选择了Faster-RCNN、YOLOv3和常规YOLOX等3种网络与本文的改进YOLOX网络进行对比。实验结果表明,本文的改进YOLOX网络整体性能优于其他3种对比网络,有更少的虚警和漏警、更高的检测精度。     

基于CFAR级联的SAR图像舰船目标检测算法

SAR图像舰船目标检测在军事监视和海洋环境监管等方面有着重要的意义。针对SAR图像的特点,提出了一种基于全局CFAR检测与局部CFAR检测级联的舰船目标检测算法。在全局CFAR检测中,通过海杂波特性拟合优选海杂波统计模型,以较高的虚警率筛选潜在的目标点;在局部CFAR检测中,以潜在目标点的连通区域为单位,通过检测窗口的选取、背景像素的确定和海杂波拟合等步骤以后,以较低的虚警率确定目标。最后,通过条件扩张算法和目标像素聚类完善船只细节。实验结果表明,文中算法在保证良好的检测性能的同时,具有检测效率高、舰船细节完整等优点,为舰船目标鉴别和信息提取提供了良好的保障,更加符合实际应用需求。