[發(fā)明專利]基于曲波變換與維納濾波的合成孔徑雷達目標檢測方法

有效

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• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN105205484B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 黃世奇;王百合;王藝婷;蘇培峰;劉代志
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于信號與信息處理技術領域，涉及曲波變換理論、統(tǒng)計參數(shù)估計、維納濾波和合成孔徑雷達圖像特點相結合的目標檢測方法。其特征在于：通過曲波變換分解獲得多個分解尺度；在每個分解尺度上提供不同的方向信息和設置各尺度的方向；通過采樣兩次濾波使噪聲的影響達到最低；以較低的虛警概率檢測到豐富的目標信息。同現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：兩次濾波能有效克服小目標、弱散射目標和掩藏目標不易檢測缺陷，降低斑點噪聲的影響，提高SAR圖像的信噪比，選擇曲波變換對SAR圖像數(shù)據(jù)進行處理，使處理的結果更加準確、更加精確；對圖像的降噪處理和特征的增強處理，提高目標的檢測率，而且目標的虛警概率很低，有強的抗虛警能力。

技術領域

本發(fā)明屬于信號與信息處理技術領域，涉及曲波變換理論、統(tǒng)計參數(shù)估計、維納濾波和合成孔徑雷達圖像特點相結合的目標檢測方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,以下簡稱SAR)是一種非常重要的對地對天觀測技術手段。由于其自身的優(yōu)勢，自1953年獲得第一幅SAR圖像以來，已在海洋、地質、農業(yè)、環(huán)境、城市及土地監(jiān)測等眾多領域得到了廣泛的應用。SAR成像，除了典型的全天候、全天時，具有一定的穿透能力之外，獲得的SAR圖像的空間分辨率與成像距離無關。因此，在實際應用中，它優(yōu)于光學遙感成像和紅外遙感成像，只不過目前SAR圖像的分辨率還遠沒達到其物理極限。SAR是一種相干性微波成像遙感雷達，故SAR圖像的典型特點是包含著大量的“斑點”噪聲(speckle)，但它們又不是真正噪聲。這些噪聲嚴重影響了SAR圖像的解譯和應用，尤其是SAR目標的檢測、分類與識別。

由于斑點噪聲是SAR成像機理產生的，所以它是不可能被完全濾除，只能盡量抑制，把它對目標的檢測和識別的影響盡量降至最低。因此，對斑點噪聲的濾除是SAR圖像預處理的一項非常重要的基本內容。有關SAR圖像斑點噪聲濾波的方法和理論比較多，基本上可分為成像前的多視處理和成像后的濾波處理。多視處理主要是通過分割多普勒帶寬，然后分別成像，再進行非相干平均處理。這種方法雖然能有效抑制斑點噪聲，但是以損失SAR圖像空間分辨率為代價，如果處理的對象是面目標的SAR圖像，那么可以采用這種方面。成像后抑制SAR圖像斑點噪聲是主要的處理技術，它又包含兩個方面：一是基于空間域的濾波，代表性的濾波方法有均值和中值濾波、Lee濾波、Kuan濾波、Frost濾波、MAP濾波等，這些方法能較好地濾除SAR圖像的斑點噪聲，是經(jīng)典的像濾波方法。它們通常是通過調節(jié)濾波窗口大小來進行消噪的，雖然抑制了斑點噪聲，但是同時也降低了濾波窗口內圖像的分辨率，造成了圖像邊緣和線狀目標的模糊；有些邊緣信息保持較好，但斑點噪聲沒有得到充分的抑制。這些方法通常使用斑點噪聲統(tǒng)計模型，而基于偏微分方程的濾波方法雖然不使用斑點噪聲統(tǒng)計模型，但是也是一種非常好的空域濾波方法，如非線性復擴散濾波、P-M擴散濾波、自蛇擴散、張量擴散等，這類方法在噪聲抑制與邊緣保持方面均能 取得較好的效果，但是在邊緣噪聲抑制時，效果不太理想。成像后處理的另一類重要的抑噪方法是基于變換域的濾波，如典型的小波基系列變換理論、多尺度幾何分析理論等。這類通常通過變換域的處理，采用收縮的手段，即在不同的分辨率尺度上，消弱或去除與斑點噪聲相關的系數(shù)。SAR圖像斑點噪聲的抑制與幾何細節(jié)信息的保護一直是一對矛盾的問題，幾乎所有的方法都是兩者的折中，沒有一種方法能夠完美的滿足這個要求。只不過在實際應用中，根據(jù)使用的目的和側重點來選擇濾波方法。目前，廣泛使用的目標檢測方法仍然是恒虛警率((Coherence-based Constant False Alarm Ratio,以下簡稱CCFAR)方法，即給定虛警概率，使目標檢測率達到最大。用CFAR檢測目標的缺點是要求目標和背景雜波分布有明顯的反射強度差，也就是說直接用CFAR方法很難檢測到微弱的、小的和隱藏的目標。

SAR圖像斑點噪聲的抑制是SAR圖像應用的基礎，而不是最終目標。如何準確、快速、有效獲取SAR圖像中地物目標信息，才是SAR圖像應用的目的。因此，在SAR的應用領域中，SAR目標的檢測、分割和識別以及變化信息的獲取，始終是目標情報偵察監(jiān)視和戰(zhàn)場感知的重要內容。

發(fā)明內容