收藏本站
《西安电子科技大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

SAR图像处理及地面目标识别技术研究

尹奎英  
【摘要】:合成孔径雷达(SAR)地面目标识别在战场感知中发挥着重要作用,是地面情报的主要来源之一,能够为战争决策提供强有力的支持。本论文主要对SAR地面目标识别技术进行了深入的研究,从两个方面展开:其一为SAR图像预处理,其二为SAR目标特征提取和SAR目标识别。论文内容可概括为如下六部分: 第一部分,提出了一种复合的SAR图像去噪算法。该方法首先利用信号的小波相邻尺度相关性将信号和噪声分离,然后根据SAR图像近似瑞利分布的特点把SAR图像转换为近高斯分布,再分别利用复数扩散震动滤波器对SAR图像部分进行增强,用各项异性扩散方程对含噪部分进行去噪,最后用小波平稳变换对图像进行重构。实验结果表明,与传统的SAR图像去噪算法相比,新算法无论在边缘增强还是在噪声去除能力方面均有显著提高。 第二部分,提出了一种基于CUDA分段自回归模型的SAR图像插值算法。由于硬件条件和SAR成像的限制,获取的SAR图像分辨率不高,不利于图像的观察和分析,通常的最近邻插值法、双线性插值法、双三次插值法、立方卷积插值法等对原始图像进行放大,一定程度上改善了图像的视觉效果,但是这些算法插值的精细度不够高,对图像的视觉效果改善度不够大。基于分段二维自回归模型(PAR)的图像插值算法,通过使用非线性优化的方法来同时估计模型参数和缺失像素。这种插值方法能够产生具有很好视觉效果的高分辨率图像,但是该方法的计算成本非常高。针对该问题,提出了一个基于CUDA的并行实现方法,它先将一幅图像根据两次插值约束分成多个9?9的局部窗口,对每个局部窗口进行基于分段自回归模型的图像插值:首先,启动一个CUDA线程利用自回归插值算法来对图像进行第一轮插值,而自回归模型的参数则利用高精度的共轭梯度算法进行估计;然后,在第二轮插值中,利用第一轮插值得到的自回归模型参数作为共轭梯度算法的初始值进行第二轮的参数估计,从而降低了第二轮插值时间。实验结果表明,与基于传统的CPU的插值算法相比,基于GPU的并行算法在实现插值一个2592?1944的图像时,时间缩短为原来的1/110,并且图像尺寸越大,加速越快。文中的算法能最佳的利用自回归模型的局部性和CUDA的并行性,在得到高质量插值图像的同时计算速度大幅提高。 第三部分,提出了一种融合SAR目标轮廓和阴影轮廓的目标识别算法。在进行SAR自动识别时,大多数算法都使用目标内部结构特征,如灰度值,峰值,中心距等特征,而很少使用SAR图像轮廓信息,更很少使用SAR图像阴影信息。事实上,SAR图像轮廓反映了SAR目标的局部空间结构信息,如果分割得当,能够分割出准确,精细的轮廓信息,而轮廓信息可以作为一种非常稳健的识别特征的。因此我们首先提出了一种基于控制标记符的SAR图像分割算法,得到SAR图像目标轮廓和阴影轮廓,然后融合这两种轮廓进行SAR目标识别。基于MSTAR的实验结果验证了本算法的有效性。实验结果证明,目标轮廓和阴影轮廓的结合,除反映本身包含的局部空间结构信息外,还能反应SAR目标的高度信息,较单一轮廓特征,是一种更为稳健的特征。 第四部分,提出了一种基于多模分布的SAR图像分割算法。SAR图像目标,背景,阴影的不同成像机理使得这三部分具有不同的统计特性。本文分析SAR图像三部分的统计性质,并对其分别建立统计模型,并给出了一种基于这三种模型组合的多模分布的SAR图像分割算法,对于目标分割和阴影分割分别采用不同的预处理方法,分别提出了快速Otsu分割算法分割目标,以及基于背景均值保留的冲击滤波算法分割阴影。分割结果表明,这种基于多模分布的SAR图像分割算法与传统的基于单模分割算法相比,能最佳的利用各部分统计特性的差异,得到准确的分割结果。 第五部分,提出了一种SAR目标姿态角的估计算法。SAR成像对目标方位角非常敏感,当SAR与目标的相对位置发生变化时,目标的散射中心也会发生变化,导致不同的方位角下的目标有明显的区别。因此,SAR目标姿态角的估计是SAR目标识别的一个重要步骤,在SAR目标分类和识别中,精确的方位角估计可以减小目标匹配数和检测误差。我们在前面目标分割的基础上,分析SAR图像随方位角变化的不变特征,提出了一种基于清晰双边的随机Hough变换法,基于MSTAR的实测数据实验结果表明,这种算法估算SAR目标姿态角具有估计精度高,计算时间短的优点。 第六部分,提出了一种基于纹理特征的SAR目标识别算法,同时针对SAR目标变体提出了一种基于局部纹理特征的SAR目标变体识别算法。由于真实世界中使用的测试数据不可能与训练数据完全一致,也就是同一目标存在多种不同变体,这是SAR目标识别的难点,也是影响SAR目标识别率和SAR目标识别推广性的主要原因之一。我们提出了一种针对变体的识别算法,利用变体与原目标局部纹理之间的相似性进行识别。首先,提出了一种基于清晰边缘的SAR图像配准算法,然后使用结合Gabor变换,LBP和空间区域直方图的纹理特征来描述SAR图像,最后用基于大特征的直方图序列的匹配做识别。由于采用了基于配准的纹理来描述SAR图像,因而能有效描述SAR目标;用局部直方图匹配来进行识别,比用基于全局特征的算法推广性更好。基于MSTAR S2的实验结果证明了本算法的有效性。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谢虹,汪连栋,袁翔宇;对SAR的噪声干扰效果评估研究[J];航天电子对抗;2003年03期
2 潘凤艳,邢孟道,廖桂生;解多普勒中心模糊的一种新方法[J];雷达科学与技术;2003年02期
3 刘昕,朱锡兴,朱敏慧;一种改进的SAR自动聚焦算法[J];电子与信息学报;1997年06期
4 杨莉,袁信;小波分析在SAR图像边缘检测中的应用[J];东南大学学报(自然科学版);2001年02期
5 郦苏丹,王正志,张翠;SAR图像中道路的检测[J];国防科技大学学报;2001年01期
6 钟睿,毛士艺;一种改进的PGA最大似然相位估计法[J];航空学报;2003年06期
7 王盛利,于立,倪晋麟,张光义;高分辨SAR的距离-多普勒-距离成像方法[J];系统工程与电子技术;2003年08期
8 范开国;黄韦艮;贺明霞;傅斌;;SAR浅海水下地形遥感研究进展[J];遥感技术与应用;2008年04期
9 董永强,陶然,周思永,王越;基于分数阶傅里叶变换的SAR运动目标检测与成像[J];兵工学报;1999年02期
10 宋平舰,张杰;二维经验模分解在海洋遥感图像信息分离中的应用[J];高技术通讯;2001年09期
11 杨存建,许珺,张增祥;SAR和TM图像主成分变换融合中不同主分量替换的比较[J];国土资源遥感;2001年03期
12 金双根,朱文耀;GPS观测数据提高InSAR干涉测量精度的分析[J];遥感信息;2001年04期
13 陈冰冰,王贞松,张晓振,李明峰;一种全实时SAR方位向数字预处理滤波器的设计[J];计算机研究与发展;2002年08期
14 徐华平,周荫清,李春升;基于频谱偏移估计的分布式星载SAR提高距离向分辨率的数据处理方法[J];电子学报;2003年12期
15 李真芳,邢孟道,王彤,保铮;分布式小卫星SAR实现全孔径分辨率的信号处理[J];电子学报;2003年12期
16 王盛利,于立,倪晋鳞,张光义;合成孔径雷达的有源欺骗干扰方法研究[J];电子学报;2003年12期
17 张向峰;马德宝;牛朝阳;;SAR目标极化识别方法研究[J];微计算机信息;2005年25期
18 范开国;傅斌;黄韦艮;贺明霞;;浅海水下地形的SAR遥感仿真研究[J];海洋学研究;2009年02期
19 潘传红;张松林;杨航;;移动电话电磁辐射测试方法[J];河南机电高等专科学校学报;2009年06期
20 余永健,肖琨,黄顺吉;一种多视极化SAR广义K-分布的研究[J];信号处理;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苏晓阳;翟国芳;孙进平;;多模式高分辨率SAR通用成像处理算法设计[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
2 刘晨;张冠杰;张涛;;基于回波的SAR成像沿航向运动补偿算法[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
3 田继华;路绪光;张玉玺;孙进平;;压缩感知SAR成像自聚焦运动补偿[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
4 兰天;余安喜;梁甸农;陈祺;;天线指向量化对多模式SAR成像的影响[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
5 邓黾;吴彦鸿;;双站合成孔径雷达ωk成像算法研究[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
6 徐凯;孙淑光;刘瑞华;;基于载机速度变化分析的SAR运动补偿[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
7 叶继海;江月松;赵继芝;郭泾平;;基于北斗信号的SAR成像方法研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 ;Assessment of Statistical Models for Clutter and Target in SAR Images[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 王鹏波;陈杰;李春升;;时钟同步误差对多通道天线星载SAR成像性能的影响[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
10 佘二永;;SAR图像目标解译技术分析[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 杨云山;我国首个机载SAR测图系统实现首飞[N];中国航空报;2009年
2 丁阳;SAR:波段操作好帮手[N];江苏经济报;2001年
3 钟勇;国内首套SAR测图系统通过评审[N];中国测绘报;2010年
4 记者 赵亚辉;自主产权机载SAR测图系统研制成功[N];人民日报;2011年
5 记者 姚传富;国家无线电检测中心国内首家提供服务[N];人民邮电;2009年
6 但斌;中国股市今年孕育微妙变化[N];中国贸易报;2001年
7 金美林投资 黄旻宏;如何应用止损策略[N];财经时报;2002年
8 ;北京宏翰[N];江苏经济报;2000年
9 ;恒通证券[N];江苏经济报;2002年
10 王小龙;美开发出基于热映像的图像分割算法[N];科技日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹奎英;SAR图像处理及地面目标识别技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 张倩;SAR图像质量评估及其目标识别应用[D];中国科学技术大学;2011年
3 岳昔娟;稀少(无)控制条件下机载SAR高精度定位技术研究[D];武汉大学;2009年
4 杨科锋;移变双基地SAR特性与成像方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
5 安道祥;高分辨率SAR成像处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 李宁;双基地高超音速弹载SAR可用性与算法研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 戴春杨;移动双基地SAR成像理论与方法研究[D];电子科技大学;2012年
8 刘燕;高分辨率及新模式SAR成像算法研究[D];西安电子科技大学;2012年
9 包敏;地球同步轨道SAR与中高轨道SAR成像算法研究[D];西安电子科技大学;2012年
10 周鹏;弹载SAR多种工作模式的成像算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖辉旺;星载SAR Doppler参数估计算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 黎庆;星载SAR信道建模与回波检测性能研究[D];电子科技大学;2011年
3 何强;弹载SAR干扰抗干扰仿真研究与软件开发[D];电子科技大学;2011年
4 刘洋涛;基于实测数据的机载SAR成像技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 廖可非;单激励三维SAR实验系统及成像技术研究[D];电子科技大学;2010年
6 化国强;基于全极化SAR数据玉米长势监测及制图研究[D];南京信息工程大学;2011年
7 王大芳;单极化SAR图像的地形变化检测和森林积雪的多极化仿真[D];复旦大学;2010年
8 张东浩;线阵三维SAR成像算法研究及仿真[D];电子科技大学;2010年
9 张来胜;SAR原始数据压缩算法研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 周玉刚;基于宽带合成的高分辨SAR技术研究[D];电子科技大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978