基于压缩感知的SAR图像CFAR目标检测算法

提出了一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)和恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)目标检测算法,用于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像的目标检测。针对传统的均值类和有序统计量类CFAR目标检测算法,首先对每个局部滑窗的背景杂波像素利用压缩感知进行重建,以此来降低SAR图像相干斑现象的影响,然后利用重建后的数据进行杂波分布参数的估计,并利用CFAR检测器进行目标检测。在真实的SAR图像中证明了上述目标检测算法的有效性。     

基于SAR影像数据的多分辨率CFAR目标检测算法及精度分析

本文的研究目标是利用极化合成孔径雷达图像统计特性提高目标检测精度。从合成孔径雷达(SAR)成像机理出发，通过研究目标杂波的统计特性以及不同分辨率情况下人造目标的检测效果，探讨一种基于小波变换和恒虚警率(CFAR)的多分辨率算法进行目标检测的方法。实验分析比较传统CFAR目标检测算法与基于小波变换的多分辨率CFAR目标检测算法，实验结果表明，本文算法检测效果明显优于传统CFAR目标检测算法。     

雷达CFAR检测的仿真研究

杂波背景中区分出有用目标回波的恒虚警(CFAR)检测技术,是直接影响雷达性能的关键技术之一。主要研究了CFAR检测的基本理论,重点研究了ML类CFAR算法中的邻近单元平均恒虚警(CA-CFAR)的检测算法,推导了其检测概率和虚警概率表达式,通过计算机仿真比较了在不同窗长情况下的检测门限。     

SAR图像复合分布船只检测模型

提出了一种基于复合参数分布的SAR图像船只检测模型。模型使用Pearson分布系统模拟SAR图像海洋背景散射分布, Pearson分布系统由4种参数分布组成, 包括Pearson I分布(g)、Ⅲ分布、Ⅳ分布(反g)和Ⅵ分布。模型采用基于β平面的分布选择器确定采用哪种分布来拟合SAR图像海面后向散射分布, 同时利用4种分布, 结合CFAR技术, 建立CFAR方程, 通过解算方程得到检测阈值, 利用阈值进行SAR图像船只检测。通过图像试验验证表明, 该模型检测效果良好, 具有一定的实用价值。     

任务分配均衡的双参数CFAR舰船检测并行算法

双参数恒虚警率CFAR(Constant False Alarm Rate)是舰船目标检测中的常用算法。近年来,合成孔径雷达(SAR)分辨率不断提高,SAR图像幅宽增大,并且在检测时希望尽量保持舰船轮廓以便后续的舰船目标识别。双参数CFAR算法虽然能满足目标检测需求,但算法运行时间过长,不利于信息的及时处理。传统的MPI(Message Passing Interface)并行化解决方案在分配检测任务给各进程时,没有考虑因陆地掩膜,几何校正等预处理所导致的图像中待检测点分布不均。针对这一问题,本文提出改进的MPI并行化解决方案。与传统的MPI并行化解决方案相比,该方案能较为均衡地为各个进程分配检测任务。在集群计算机上的实验结果表明,改进后并行标准效率提高约43%。为应对机载SAR实时舰船目标检测的需求,在多核PC机上进行实验,结果表明,本文算法在多核PC机上也能有效地缩短检测时间,对实现机载SAR实时舰船目标检测有积极意义。     

利用方向性粗糙度特征对SAR图像目标检测的研究

从反映纹理信息的粗糙度特征出发,深入研究利用方向性粗糙度特征对SAR图像进行目标检测的方法.方向性粗糙度特征是用指数小波在一个尺度上对检测图像滤波,对特定大小目标用能量关系函数求得各像素点在一个方向上的分形特征.针对MSTAR数据和ADTS数据的SAR图像,确定了用该方法检测目标时的最优参数.分别用方向性粗糙度特征和恒虚警率(CFAR)方法对上述两种不同波段的SAR图像进行目标检测,检测结果表明:方向性粗糙度特征能以更低虚警率检测出全部特定大小的目标,而且目标空间可分辨性好、位置指示准确.     

SAR图像多尺度积增强的目标检测算法

合成孔径雷达（SAR）成像系统的热噪声和海杂波严重影响SAR图像自动目标检测的性能,去噪和均匀背景杂波是提高SAR图像目标检测性能的重要课题。根据SAR图像噪声功率一般存在于信号小尺度,没有跨尺度特征,而目标信号的边缘具有跨尺度的特点,本文提出了一种多尺度积信号增强和去噪的SAR图像船舰目标检测算法。本算法对SAR图像进行小波变换,应用多尺度积在小波域增强SAR图像船舰信号和均匀背景杂波,再对SAR图像进行目标检测。ERS SAR图像用于验证本文算法。仿真实验结果表明,新算法同传统的双参数CFAR检测算法、基于K-分布背景杂波的检测算法以及基于小波软阈值增强的检测算法相比,在虚警数和品质因数性能指标上均优于后几种检测算法。     

一种新的SAR图像船只检测方法

提出一种新的基于恒虚警率(CFARConstantFalseAlarmRate)技术,确定SAR图像中检测船只整体阈值的方法。该方法采用高斯分布(正态分布)作为SAR图像灰度的概率密度函数,由CFAR技术直接导出用于检测船只整体阈值的计算公式,用记数滤波器滤波去除虚警。该算法避免了复杂公式迭代和求解形状参数计算过程,也避免了用二分法寻找阈值的循环解算过程,提高了检测速度。使用XSAR和ERSSAR图像对该算法进行检验,并与其它算法进行比较,结果显示所提出的算法在检测精度和检测速度上都有明显的改进。     

G0分布下基于白化滤波的极化SAR图像CFAR检测

在已有的极化合成孔径雷达(PolSAR)图像恒虚警(CFAR)检测方法中,存在着高分辨下杂波模型适用性差的难题。为解决此问题,提出了一种G_0分布下虚警概率具有闭合解析表达形式的CFAR检测方法,并定义虚警损失率(CFAR Loss, C_L)参数用以量化评估CFAR检测方法的恒虚警保持效果。首先,在乘积模型框架下,引入了逆Gamma纹理变量假设,推导出了多视极化白化滤波(MPWF)检测量的概率密度函数(PDF)。然后,对MPWF检测量的概率密度函数积分得到了虚警概率关于CFAR检测阈值的解析表达式,并设计了相应的CFAR检测流程。最后,采用仿真数据和AIRSAR实测数据对已有方法和新方法进行了算法运行时间、检测量拟合性能及目标检测性能对比。实验结果表明,方法运行时间比已有方法缩短3至30倍,具有良好的实时性;日本玉野地区的AIRSAR实测数据结果表明G_0分布对高分辨不均匀海区具有良好的拟合性能,且新方法在G_0分布和非G_0分布海区均能有效检测出目标,鲁棒性较强,相比其他检测方法品质因数(FoM)平均高出15.78%;C_L分析结果表明新方法具有良好的恒虚警保持性能,同时指出杂波对数累积量散点距离G_0分布曲线越近,新方法的恒虚警保持效果越好。     

基于边缘分析的海面溢油检测

提出一种基于边缘检测的快速溢油信息提取方法, 首先对溢油图像进行ROA(radio of average)边缘检测, 根据检测结果进行AOI(area of interest)提取, 然后使用改进的Weibull-CFAR检测算法对AOI进行溢油检测, 并与全局CFAR检测结果进行对比。实验结果证明, 所提出的方法对于非均匀灰度SAR图像溢油检测准确性较好、效率较高, 特别适用于大图像的快速溢油检测。     

基于全极化SAR影像的舰船目标检测算法研究

介绍了基于星载极化SAR影像的舰船目标检测的处理流程,针对基于不同杂波模型的CFAR检测法和基于相干信息的2L-IHP检测法,分析实现了瑞利分布、Gauss分布、韦布尔分布、对数正态分布,四种常用杂波分布模型的CA-CFAR检测法,通过实验检测海面舰船目标,发现这四种杂波模型针对不同海况有着不同的适应性,其检测效果也大不相同。而2L-IHP检测法不依赖于海杂波模型,通过子孔径相干提高目标和背景之间的对比度,实验结果表明,该方法能大幅提高海面舰船目标的检测概率。     

一种UWBSAR图像中的非均匀背景CFAR检测方法

针对UWBSAR图像中的非均匀背景目标检测问题,提出了一种CFAR检测方法.该方法运用变量索引和秩序统计量CFAR检测,可以在杂波背景的非均匀区域,自动根据检测单元的位置选择合适的估计杂波功率的样本,能使检测器在多目标环境和不规则非均匀背景交界处保持CFAR性能.试验结果表明,该方法在UWBSAR非均匀背景中的目标检测性能,优于传统的单元平均CFAR检测算法.     

Using SAR Images to Detect Ships From Sea Clutter

An innovative constant false alarm rate (CFAR) algorithm was studied for ship detection using synthetic aperture radar (SAR) images of the sea. Two advances were achieved. An alpha-stable distribution rather than a traditional Weibull or -distribution was used to model the distribution of sea clutter. The distribution of sea clutter in a SAR image was typically heterogeneous, caused mainly by variable wind and current conditions. Image segmentation was carried out to improve the homogeneity of the distribution in each subimage or region. In comparison with ship detection using the CFAR algorithms based on the Weibull or K -distribution, our algorithm detected the most number of ships with the smallest number of false alarms.     

PARASOL/POLDER3卫星数据的海洋上空云检测

在卫星海洋遥感中,云作为海气耦合系统最重要的调节器之一,其检测结果对海洋上空云微物理特性的反演精度有较大影响。因此,快速而准确识别海洋上空的云像元是卫星遥感数据处理过程中首要解决的关键问题。以PARASOL (Polarization and Anisotropy of Reflectances for Atmospheric Sciences coupled with Observations from a Lidar)卫星搭载的POLDER3载荷遥感数据为研究对象,提出一种改进的海洋上空云检测方法。首先剔除海洋耀光;接着利用有云与晴空区近红外反射率差异检验识别有云像元,并利用偏振反射率检验进一步识别低反射率的云像元;然后利用近红外与可见光反射率比值检验识别晴空像元;最后建立多角度云检测结果空间融合规则,重新标记有云、晴空和未定像元。以印度洋海区为例进行实验分析,将云检测结果与Buriez方法进行对比,发现检测精度基本相当,而有云像元的识别速度却平均提高约3倍。结果表明:该方法能有效的检测出海洋上空的云像元,满足业务化数据处理的高精度及时效性要求,为后续云微物理特性反演提供可靠的数据源。     

双通道SAR振动目标快速检测

目标的振动会对雷达回波产生特殊的相位调制,称为微多普勒效应,能够提供对微动目标检测的有利信息,因此对提高SAR(Synthetic Aperture Radar)系统性能具有重要意义。然而,已有的检测算法存在运算量大、抗杂波噪声能力弱和无法适应多振动目标等问题。针对这些问题,本文提出一种对振动目标检测的新算法。该算法利用相位中心天线偏置DPCA(Displaced Phase Center Antenna )对消技术消除杂波,并沿方位向累加DPCA信号来提高算法的抗噪声能力。由于振动目标SAR方位回波的频谱与脉冲序列具有高度相似性,本文算法选择了检测重复脉冲序列的脉冲重复频率PRI(Pulse Repetition Interval )变换法来实现振动目标的检测。仿真实验表明,本文算法能够在强杂波噪声条件下检测振动目标,同时具有准确振动频率估计性能,甚至当同一个单元存在多个振动目标时,本文算法依然适用。仿真中振动目标检测的计算机运行总时间不超过0.6 s,说明本文算法适用于实时检测,通过与GLRT算法和Hough变换算法运算量的比较,证明了本文算法相比于经典算法具有运算量小,检测速度快的优点。     

一种改进人类视觉的SAR图像舰船检测方法

针对以离散余弦变换为核心的人类视觉模型舰船检测算法受数据类型限制的问题(即对复数类型的数据检测效果不好),该文提出了一种改进的人类视觉模型SAR图像舰船检测算法。该算法是以快速傅里叶变换代替离散余弦变换,将SAR图像从空间域变换到频率域;快速傅里叶变换对数据类型要求较低,只要求数据是离散的,并且运行效率更高。然后,采用3种星载SAR数据——ENVISAT ASAR(25m)、Sentinel-1(10m)和Cosmo-Skymed(2.5m)进行对比实验。结果表明,以快速傅里叶变换为核心的人类视觉模型舰船检测算法的检测性能和效率优于以离散余弦变换为核心的算法、双参数恒虚警率(CFAR)算法和K分布恒虚警率算法。