基于多尺度圆周频率滤波与卷积神经网络的遥感图像飞机目标检测方法研究

针对遥感图像飞机目标检测因目标尺度不一存在漏警、虚警等问题,该文基于遥感图像中飞机目标形状特征和灰度变化特点提出了一种多尺度圆周频率滤波(MSCFF)与卷积神经网络(CNN)相结合的MSCFF+CNN飞机目标自动检测算法.该算法首先采用多尺度圆周频率滤波器滤除遥感图像复杂背景,实现不同尺度飞机目标候选区域提取;然后,通过构建卷积神经网络(CNN)模型实现候选区域有效分类,最终精确确定飞机目标位置.最后,基于获取的真实遥感图像进行目标检测算法实验验证,经统计该算法的飞机目标检测率为94.38%,虚警率为3.76%,实验结果充分验证了该文算法的有效性,该算法可为机场监管、军事侦察等应用提供重要的技术支持.     

基于多尺度圆周频率滤波与卷积神经网络的遥感图像飞机目标检测方法研究

针对遥感图像飞机目标检测因目标尺度不一存在漏警、虚警等问题,该文基于遥感图像中飞机目标形状特征和灰度变化特点提出了一种多尺度圆周频率滤波(MSCFF)与卷积神经网络(CNN)相结合的MSCFF+CNN飞机目标自动检测算法。该算法首先采用多尺度圆周频率滤波器滤除遥感图像复杂背景,实现不同尺度飞机目标候选区域提取;然后,通过构建卷积神经网络(CNN)模型实现候选区域有效分类,最终精确确定飞机目标位置。最后,基于获取的真实遥感图像进行目标检测算法实验验证,经统计该算法的飞机目标检测率为94.38%,虚警率为3.76%,实验结果充分验证了该文算法的有效性,该算法可为机场监管、军事侦察等应用提供重要的技术支持。     

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。      

基于属性散射中心卷积核调制的SAR目标识别深层网络

卷积神经网络(CNN)的特征提取能力与其参数量有关,一般来说,参数量越多,CNN的特征提取能力越强。但要学好这些参数需要大量的训练数据,而在实际应用中,可用于模型训练的合成孔径雷达(SAR)图像往往是有限的。减少CNN的参数量可以降低对训练样本的需求,但同时也会降低CNN的特征表达能力,影响其目标识别性能。针对此问题,该文提出一种基于属性散射中心(ASC)卷积核调制的SAR目标识别深层网络。由于SAR图像具有电磁散射特性,为了提取更符合SAR目标特性的散射结构和边缘特征,所提网络使用预先设定的具有不同指向和长度的ASC核对少量CNN卷积核进行调制以生成更多卷积核,从而在降低网络参数量的同时保证其特征提取能力。此外,该网络在浅层使用ASC调制卷积核来提取更符合SAR图像特性的散射结构和边缘特征,而在高层使用CNN卷积核来提取SAR图像的语义特征。由于同时使用ASC调制卷积核和CNN卷积核,该网络能够兼顾SAR目标的电磁散射特性和CNN的特征提取优势。使用实测SAR图像进行的实验证明了所提网络可以在降低对训练样本需求的同时保证优秀的SAR目标识别性能。     

基于注意力机制特征融合网络的SAR图像飞机目标快速检测

针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像中飞机目标散射点离散化程度高,周围背景干扰复杂,现有算法对飞机浅层语义特征表征能力弱等问题,本文提出了基于注意力特征融合网络(Attention Feature Fu-sion Network,AFFN)的SAR图像飞机目标检测算法.通过引入瓶颈注意力模块(Bottleneck Attention Module,BAM),本文在AFFN中构建了包含注意力双向特征融合模块(Attention Bidirectional Feature Fusion Module,ABFFM)与注意力传输连接模块(Attention Transfer Connection Block,ATCB)的注意力特征融合策略并合理优化了网络结构,提升了算法对飞机离散化散射点浅层语义特征的提取与判别.基于自建的Gaofen-3与TerraSAR-X卫星图像混合飞机目标实测数据集,实验对AFFN与基于深度学习的通用目标检测以及SAR图像特定目标检测算法进行了比较,其结果验证了AFFN对SAR图像飞机目标检测的准确性与高效性.     

基于深度学习的机载SAR典型目标识别算法

在多分辨率场景下基于合成孔径雷达(SAR)图像进行多类典型目标识别,是SAR图像信息解译的重要环节。基于YOLO-v4网络模型,针对目前机载SAR图像及目标信息的特点,提出一种应用于真实机载平台下多场景跨分辨率的实时检测处理架构。文中通过对多类目标进行双重检测,对样本数据量低的训练集进行数据增强,并将图像分割后的同类型目标信息进行合并,解决了多分辨率SAR场景下目标尺度跨度较大的问题。实验结果表明：该方法能够在相关机载SAR数据集上达到六类目标(机场、桥梁、立交桥、汽车、装甲车、飞机)82.8%的mAP值,对后续机载SAR复杂场景下更多类型目标的检测识别具有重要的借鉴意义。     

基于卷积神经网络的SAR图像目标检测算法

该文研究了训练样本不足的情况下利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)对合成孔径雷达(SAR)图像实现目标检测的问题。利用已有的完备数据集来辅助场景复杂且训练样本不足的数据集进行检测。首先用已有的完备数据集训练得到CNN分类模型,用于对候选区域提取网络和目标检测网络做参数初始化;然后利用完备数据集对训练数据集做扩充;最后通过四步训练法得到候选区域提取模型和目标检测模型。实测数据的实验结果证明,所提方法在SAR图像目标检测中可以获得较好的检测效果。     

基于分块CNN的多尺度SAR图像目标分类算法

针对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）图像目标分辨率差异大,多尺度SAR图像目标分类准确率不高的问题,提出了一种基于迁移学习和分块卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）的SAR图像目标分类算法。首先通过大量与目标域相近的源域数据对分块CNN的参数进行训练,得到不同尺度下的CNN特征提取网络;其次将CNN的卷积和池化层迁移到新的网络结构中,实现目标特征的提取;最后用超限学习机（Extreme Learning Machine, ELM）网络对提取的特征进行分类。实验数据采用美国MSTAR数据库以及多尺度SAR图像舰船目标数据集,实验结果表明,该方法对多尺度SAR图像的分类效果优于传统CNN。     

结合场景分类的近岸区域SAR舰船目标快速检测方法

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像场景通常较大,深层卷积网络用于SAR舰船目标检测时通常需要密集滑窗提取子图像预处理,然后利用目标检测网络直接对子图像进行目标检测,该过程存在大量信息冗余,极大影响了目标检测效率的提升。在近岸区域下陆地场景偏多且场景复杂,针对以上问题,本文提出了一种结合场景分类的近岸区域SAR舰船快速目标检测方法（SC-SSD）,该方法主要包含两个阶段:场景分类阶段和目标检测阶段。它们分别是由场景分类网络(Convolutional Neural Network for Scene Classification, SC-CNN)和目标检测网络(Single Shot Detector, SSD)构成。其中SC-CNN可以快速粗略筛选出可能包含舰船的子图像,然后将筛选出的子图像输入到SSD网络中实现精细化的舰船目标检测。基于高分辨率SAR舰船检测数据集AIR-SARShip-1.0的实验结果表明,提出方法相比于传统舰船检测方法,在保持较高的检测精度的同时,具有明显更快的检测速度。      

基于并联卷积神经网络的SAR图像目标识别

基于合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）在图像目标识别领域中识别精度低的问题，设计一种利用并联卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）来提取SAR图像特征的目标识别方法.首先利用改进的ELU激活函数代替常规的ReLU激活函数，建立与二次代价函数相结合的深度学习模型.其次采用均方根支柱（root mean square Prop，RMSProp）与Nesterov动量结合的优化算法执行代价函数参数迭代更新的任务，利用Nesterov引入动量改变梯度，从两方面改进更新方式，有效地提高网络的收敛速度与精度.通过对美国国防研究规划局（DARPA）和空军研究实验室（AFRL）共同推出的MSTAR数据集进行实验，实验表明，该文提出的算法能充分提取出SAR图像中各类目标所蕴含的信息，具有较好的识别性能，是一种有效的目标识别算法.     

复杂轨迹合成孔径雷达后向投影算法图像流GPU成像

相对于基于傅里叶变换的频域成像算法,后向投影( BP)算法因采用时域逐点相干积累,更适合于复杂轨迹合成孔径雷达( SAR)高精度成像。但BP算法计算量巨大,限制了其应用于SAR大场景大数据量快速成像。图形处理器( GPU)具有强大浮点运算和并行处理能力,为大场景BP算法快速成像实现提供了途径。结合GPU并行处理,提出了一种基于图像流的复杂运动SAR大场景BP快速成像处理方法。该方法借助BP算法中图像像素点相互独立处理的特性,采用图像像素点并行及图像流程处理,设计了孔径与图像缓存调度方案,提高SAR大场景大数据BP算法成像效率。仿真和机载实测数据结果验证了方法的有效性,在有限GPU显存条件下实现了8192×8192大场景快速成像,并且成像加速比相对于传统CPU单线程处理可达300倍以上。     

基于特征转移金字塔网络的SAR图像跨尺度目标检测

SAR图像多尺度目标检测能够实现大场景SAR图像中关键目标的定位与识别,是SAR图像解译的关键技术之一.然而针对尺寸相差较大的SAR目标的同时检测,即跨尺度目标检测问题,现有目标检测方法难以实现.该文提出一种基于特征转移金字塔网络(FTPN)的SAR图像跨尺度目标检测方法.在特征提取阶段采用特征转移方法,实现各层特征图...     

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...     

自适应SAR图像边缘检测算法

边缘检测是图像分析的基础,在对SAR图像进行边缘检测时,由于SAR图像存在很强的相干乘性斑点噪声,几乎没有一种方法既能有效地检测边缘又能排除斑点噪声的影响而不产生较多的虚假边缘,特别是在低视数SAR的情况下,该文指出了在低视数情况下应当如何对Touzi ratio边缘检测方法和最大似然(ML)边缘方法的检测窗口进行改进,在对SAR图像进行边缘检测时,引入了自适应窗口的方法,并将其应用到Touzi ratio边缘检测和最大似然 (ML)两个恒虚警边缘检测算法中,取得了很好的改进效果,引入自适应窗口的方法也适用于其它的SAR图像边缘检测算法。     

一种巨幅遥感影像中机场ROI检测算法

目标检测一直是遥感领域的一个难题,巨幅影像处理进一步加大了目标检测的难度。为此,提出了一种基于特征空间分析的机场ROI快速检测方法,将影像分块读取,并行处理提取特征,采用Mean-shift方法对所提取特征分析聚类,最终定位出机场ROI。实验结果表明,该ROI检测方法具有很好的稳健性、自动性和并行性,并能够有效地降低巨幅影像处理的难度。     

基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法研究

传统超声红外热像检测与识别金属疲劳裂纹主要是通过图像处理算法提取红外热图像的相关热特征,并与裂纹特征进行匹配,其过程过于繁琐,识别率较低且需要人工筛选有效特征。结合主动红外热成像技术以及卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）在金属结构无损检测与缺陷自动识别中的优势,提出了一种基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法。通过超声红外热成像装置对实验对象（文中为金属平板试件）进行检测,获取红外热图像并制作图像数据集。运用设计的卷积神经网络对不同尺寸裂纹的超声红外热图像进行特征提取与识别分类。此外,对所提出的方法与两种常见图像分类网络模型以及支持向量机的分类结果进行对比。实验结果表明,设计的卷积神经网络在该数据集上识别分类准确率为100%,优于其他网络模型和支持向量机的识别分类,可以有效检测与识别金属疲劳裂纹。     

基于深度学习的远程视频监控异常图像检测

针对复杂场景下远程视频监控图像异常检测困难、传统算法功能单一(仅针对某种特定场景或某种异常图像进行检测)等问题,提出一种基于深度学习的全自动远程视频异常图像检测方法。首先采用Xavier方法对自行设计的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的参数进行初始化,然后将标准化后的视频差分图送入CNN的输入层,通过特征提取及下采样,最后在CNN的输出层获得远程视频异常图像检测结果。实验结果表明,该方法可以对远程视频监控中突然出现遮挡、模糊和场景切换等多种异常同时进行实时在线检测,准确率可达88.75%。     

Adaptive ship detection in SAR images using variance WIE-based method

Automatic detection of ship targets from synthetic aperture radar (SAR) images is an important and challenging problem. Given the different nature of target returns in homogeneous and heterogeneous regions in SAR imagery, conventional detection algorithms fail to yield automatic and robust results. In support of automatic vessel monitoring, an adaptive detection framework designed for detecting ships from SAR imagery is proposed in this paper, and the variance weighted information entropy is introduced into the framework construction. Experimental results indicate that the proposed method can effectively detect the ship targets from various circumstances without any prior knowledge.