基于序列非线性滤波SAR影像水体自动提取

由于SAR图像中固有斑点噪声的强烈影响,某些对于光学图像有很好效果的目标提取区域分割的方法对于SAR图像来说效果不很好.针对水体目标的亮度及形状分布特征,不作阈值分割处理,而采用序列非线性滤波处理方法,可以快速有效地实现SAR影像水体目标的自动提取识别.     

多波束合成孔径声呐技术研究进展

随着近年人们对海洋科学研究的迫切需要,水下目标精细探测与成像声呐技术逐步成为国内外研究的热点。本文重点分析了国内外主流多波束测深声呐技术与合成孔径技术的发展现状和趋势,并结合二者技术优势提出了一种多波束合成孔径声呐探测机理。研究讨论了多波束合成孔径声呐关键技术的研究进展,通过试验,初步验证了其探测机理的有效性和提升水下目标分辨能力的潜力。     

Gaussian反对称小波与SAR影像目标特征提取

由于遥感影像中目标尺度的不确定性 ,使得在目标特征提取和检测前难以事先确定最佳尺度以适应影像空间不同尺度目标的识别与检测 ,给遥感影像自动识别与全自动数字摄影测量带来了极大困难。为了解决遥感影像中不同尺度目标的探测问题 ,提出基于一般高斯核构造一类Gaussian反对称小波并给出相应二维小波变换的快速算法 ,弥补了MallatGaussian小波 (σ =1)在解决遥感影像空间不同尺度目标检测中的不足。对于影像中不同尺度的目标特征探测 ,通过在Gaussian核函数中选择适当的参数σ值 ,得到相应的反对称小波空间滤波器响应系数 ,用于解决不同目标的检测问题。分别给出了有关Gaussian反对称小波的 5组空间滤波器响应系数 ,对于研究遥感影像目标兴趣算子和多源遥感影像特征检测尤为重要。由于SAR影像中“speckles”是一乘性噪声 ,文中先对原SAR影像进行对数变换得到一同态影像。基于小波变换的软域值斑点噪声抑制既在一定程度上抑制斑点噪声又保持影像细节信息。通过对两SAR影像检测实验 ,表明给出的Gaussian反对称小波类在遥感影像特征检测中效果极佳。遥感影像中同时存在阶跃型和屋脊型边缘 ,可以采用反对称小波的极大模或过零点检测提取影像边缘特征 ,但得到的结果存在局部位置偏差。这一结论对于今后研究     

基于形状与纹理特征的高分辨率SAR影像桥梁目标自动提取方法

基于高分辨率SAR影像中桥梁目标特征的分析,提出了一种桥梁目标自动提取方法。首先使用多影像时序平均法对SAR影像进行预处理,去除SAR影像噪声;再使用阈值法对水体分割;最后采用形状特征与纹理特征相结合的方法提取桥梁目标。本方法在提取效果上明显优于传统桥梁目标提取方法,其提取准确率可达87.5%。证明本文方法在面向高分辨率雷达影像的桥梁目标自动提取应用上的可靠性和可行性。     

基于灰度形态学的高分辨率遥感影像预处理

提出了一种从高分辨率遥感影像中提取线性目标时影像预处理的方法.该方法基于灰度形态学的Top-Hat运算和灰度膨胀运算,用Top-Hat算子除去影像的噪声,再利用灰度膨胀增强影像目标和背景之间的对比度,使目标更易于识别.经过处理的遥感影像,能够更有效地提取影像的目标.     

侧扫声呐图像精处理及目标识别方法研究

侧扫声呐(side scan sonar ,SSS)系统,作为水下地貌图像的获取设备,因价格低廉、分辨率高等优点在海洋工程、水下目标探测和识别等领域得到了广泛的应用.而目前SSS水下目标探测和识别均依靠人工判读,效率低下且精度难以保证.据此,论文开展了侧扫声呐数据精处理及目标识别方法研究.     

PSI技术在地表形变监测中的应用研究

基于时序SAR影像准确识别PS是永久散射体合成孔径雷达干涉(PSI)技术建模及形变信息提取中最为关键的问题之一。本文提出了一种改进的PS探测算法,它是基于时序SAR影像的振幅信息,利用振幅和振幅离差指数双阈值法获取PS候选点,对所有候选点进行相位稳定性分析,筛选出既满足雷达反射强度高、又符合散射稳定性要求的真实PS点,并基于所选PS点提取形变信息。实验结果表明,相比于已有PS探测方法,本文所提出的方法能够更准确、可靠地识别出时序SAR影像中的PS目标,进而提高了PSI形变探测结果的精度和可靠性。     

基于灰度形态学的高分辨率遥感影像预处理

提出了一种从高分辨率遥感影像中提取线性目标时影像预处理的方法。该方法基于灰度形态学的Top-Hat运算和灰度膨胀运算，用Top-Hat算子除去影像的噪声，再利用灰度膨胀增强影像目标和背景之间的对比度，使目标更易于识别。经过处理的遥感影像，能够更有效地提取影像的目标。     

一种顾及水下地形特点的多波束点云去噪算法

针对包含大量噪声的多波束点云去噪问题,顾及水下地形特点设计算法去除近地表噪声和明显离群噪声。算法基于RANSAC算法思想拟合局部平面,结合统计分析方法去除给定阈值范围之外的噪声;结合共面法矢量特征预判去除离群面并探测保留陡坡等高程梯度变化明显的敏感地形。通过减少点云数据检索次数、使用哈希表等方式优化算法,提高执行效率。能够保证地形一致性的同时较好地保留区域边界等信息。最后,设计实验对多波束点云去噪结果达到预期,并对实验结果进行探讨提出后续研究方向。     

利用无人船测量系统检测钱塘江护岸工程水下块石

水下块石检测与识别作为钱塘江海塘护岸工程的关键环节,对保障板桩施工工效至关重要。本文首先在研究无人船测量系统岸基通信、数据采集核心技术基础上,推导了NORBIT多波束声呐分辨率估计模型及附加块石粒径约束条件的最大波束开角、最小数据更新率、最大航速间的关系式和推荐值;然后结合钱塘江水下多波束扫测点云数据三维特性,对区域生长算法进行改进,以实现块石点云识别和提取。工程实践结果表明,优化的无人船测量系统多波束声呐参数可实现水下细小块石精准检测,能如实反映水下块石及周边微地形地貌真实情况,改进的区域生长算法能从众多河床点云数据中高效提取水下块石点云,为板桩施工提供准确的块石分布情况,具有很好的工程应用意义。     

侧扫声呐图像海底线自动提取方法研究

针对现有方法在侧扫声呐水柱区图像受发射脉冲、海面回波、尾流及大面积悬浮物等干扰情况下海底线无法自动准确检测和提取,造成斜距改正后目标图像严重畸变和错位等问题,基于侧扫声呐成像机理以及图像特点,提出了海底线最后峰值检测法和基于海底变化渐进性和海底线对称性的海底线修复方法。结合Kalman滤波以及上述方法的特点和适用对象,提出了一种海底线自适应综合检测和提取的方法,并给出了完整的数据处理流程。该方法应用于烟台水域,消除了海况差、悬浮物遮挡等问题的影响,实现了复杂海洋噪声影响下海底线的自动跟踪。与外部测深数据比较,取得了均方根为±0.17 m的跟踪精度。     

GPS天-地无源双基地雷达探测海面移动目标

GNSS卫星作为一种照射源,可与地面接收机构成天-地无源双基地雷达系统,用于海面移动目标探测。但是,海面目标（如船只）反射的GNSS信号能量微弱,常被淹没在背景噪声和干扰信号中。针对这一问题,本文提出利用目标的运动特点聚集目标回波能量的目标探测方法。首先,将船只的运动轨迹看作合成孔径,采用SAR成像技术——距离多普勒算法（range-Doppler algorithm,RDA）实现目标回波能量的压缩聚集,同时抑制干扰信号（如海面杂波）。然后,使用相位梯度自聚焦算法（phase gradient autofocus,PGA）作自聚焦处理,进一步聚集目标回波能量。通过现场试验采集的数据验证了本文算法。试验结果表明,本文方法能够同时聚集多个目标回波能量,精确地估计目标到接收机的距离,并判断目标的移动方向。     

航海雷达溢油监测的同频干扰降噪处理方法研究

首先提出了在平面坐标下进行航海雷达同频干扰噪声处理;再采用卷积运算方法和Otsu算法分割航海雷达原始数据中的同频干扰噪声信号;最后应用横向均值运算方法处理同频干扰噪声。这种处理方法在对同频干扰进行降噪处理的同时,保留了含有溢油信息的海浪杂波信号,为航海雷达溢油监测技术的研究提供了更为准确的基础数据。     

视频星运动目标检测方法的对比和分析

视频卫星可提供大尺度运动场景的实时监控,而运动目标检测是其应用的核心问题。本文设计并实现了目前3种主流的运动目标检测方法,以路面交通监控视频和卫星视频为应用背景,详细探讨了3种方法在检测精度、实时性和运动目标完整性等方面的优缺点和适用条件。实验表明:混合高斯模型方法在多目标复杂背景下,表现出较强的适应性。粒子滤波法具有抗灰尘噪声干扰特性,运动目标边缘保持较好。     

基于变换域方法抑制线性调频干扰的GPS接收机设计

GPS接收机的信号通常很微弱,很容易受到有意或无意的干扰。对于线性调频干扰,在GPS接收机中很难用单一的时域或频域方法消除,因为线性调频干扰不同于一般的宽带或窄带干扰。另外线性调频干扰在变换域有不同于GPS C/A码的显著特征,基于此特点设计了一种在变换域抑制线性调频干扰的GPS接收机。分析了线性调频干扰在变换域的特征,仿真结果验证了这种设计方法的可行性。     

基于小波分析的海洋重力异常畸变消除方法研究

为了有效地消除重力异常畸变对海洋重力测量的影响,得到高精度的海洋重力测量值,本文在小波理论分析的基础上,将小波分析应用到消除海洋重力异常畸变中。基于信号的奇异性分析理论和小波软阈值处理方法,提出一种小波联合软阈值处理方法;根据重力异常状态方程,分别采用小波软阈值处理方法和小波联合软阈值处理方法对重力异常畸变数据进行了仿真对比实验,理论分析和仿真实验表明:采用小波软阈值处理方法和小波联合软阈值处理方法并选用通用阈值选择规则都能在一定程度上消除海洋重力异常畸变,但在相同背景条件下,小波联合软阈值处理方法的性能优于小波软阈值处理方法。     

北斗卫星超短弧运动学定轨方法优化与试验分析

针对北斗卫星姿轨控后的轨道快速确定难题,系统地研究了基于多项式拟合和基于星历拟合两种运动学定轨方法,推导建立了相应的运动学定轨模型。同时针对接收机系统差和顽固多径问题,利用基于并置比对的接收机系统差解算方法和CNMC的多径削弱方法,实现了超短弧跟踪条件下接收机数据质量的有效控制。利用北斗GEO/IGSO/MEO卫星的实测伪距数据进行了试验验证,结果表明在10min超短弧跟踪条件下,GEO、IGSO和MEO卫星的运动学定轨位置精度分别为3.27m、8.19m和5.90m,实现了超短弧跟踪条件下的北斗卫星快速定轨,满足了卫星机动期间的北斗RDSS服务对轨道精度的需求,为北斗RDSS服务走向全球提供了技术支撑。     

独立成分分析的高光谱异常变化检测

遥感探测到的小目标信号一般是弱信号,利用传统的高光谱异常变化检测方法直接抑制背景来突出异常变化目标,往往导致小目标弱信号同时被抑制,造成目标探测率低、虚警率高。基于独立成分分析方法,研究了弱信号小目标的高光谱变化检测模型,该模型首先通过投影寻踪将异常变化影像投影到独立成分,突出异常变化目标,然后再抑制背景,从而达到异常变化目标和背景的有效分离。该模型可以有效降低虚警率,提高探测率。利用模拟数据和真实数据进行了精度验证,结果表明,利用模拟数据得到的探测精度为99%,利用真实数据得到的检测精度为86%,与传统异常变化检测算法相比,精度最高提高了9%。本文研究方法适用于弱信号小目标的高光谱异常变化检测。     

复杂环境下高分二号遥感影像的城市地表水体提取

水体指数可以抑制背景噪声和提高地表水体的可分性,已经广泛用于地表水体提取。传统FCM聚类算法考虑了地物的不确定性,但没有顾及地物的邻域空间信息,对背景异质性比较敏感。针对传统FCM聚类算法的不足,提出一种可变邻域的区域FCM聚类算法。由于复杂环境下高分二号(GF-2)遥感影像的城市地表水体具有复杂异质背景和不确定性的特点,本文利用水体指数和区域FCM聚类算法的优点,提出一种整合水体指数和区域FCM的城市地表水体自动提取算法,该算法主要步骤包括:(1)去除影像阴影后计算归一化差分水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index);(2)区域FCM聚类算法;(3)整合水体指数和区域FCM聚类的城市地表水体自动提取算法。最后采用两景GF-2高分辨率遥感影像(广州和武汉)进行实验,验证了该算法的有效性,并与经典地表水体提取算法进行对比分析。实验结果表明:该算法具有较高的水体提取精度,城市地表水体边界既具有较好的区域完整性又保持了局部细节,同时对城市地表水体复杂背景噪声具有较好的抑制作用,有效减少传统FCM聚类算法的"胡椒盐"现象。     

基于盲信号分离的机载VDB接收机同频干扰抑制

针对民航飞机利用陆基增强系统(GBAS)进行精密进近着陆过程中,GBAS机载甚高频数据广播(VDB)接收机所受到的同频干扰问题,提出采用盲信号分离算法,对VDB接收机所接收到的期望信号与同频干扰信号进行分离,并通过识别解码数据中的机场标识(ID),得到所需期望信号,从而抑制同频干扰信号. 分析并仿真了基于快速固定点(Fast ICA)算法、自然梯度算法和等变自适应分离(EASI)算法,对VDB接收机接收到的混合信号进行分离的机理和同频干扰抑制的实现. 仿真结果表明,这三种算法均能有效分离期望信号与同频干扰信号,进而进行同频干扰抑制,并通过比较三种算法的收敛速度、串音误差和误码率,得出 Fast ICA算法更适合用于VDB信号的同频干扰抑制.