基于局部密度聚类的雷达目标散射中心区域分割

散射中心是描述雷达目标高频散射机理的重要特征,准确提取雷达目标散射中心参数对解析雷达目标有着极其重要的研究意义。为了提高散射中心参数计算速度,通常将整幅SAR图分解为多个包含散射中心的小区域,对每个小区域分别进行特征提取和参数计算。根据雷达目标散射中心的特点,本文提出了一种基于局部密度聚类的雷达目标散射中心区域分割技术。首先,首先对雷达图像进行Frost滤波、LSM图像分割和面积滤波的一系列图像预处理获得目标ROI区域,然后对预处理后的图像利用局部密度聚类算法检测散射中心并进行区域分割。实验中,采用模拟数据和真实数据对本文方法和传统图像分割算法展开数值实验,实验结果验证了本文方法在雷达目标散射中心区域分割的有效性和优越性。     

基于RaySAR软件的上海外滩建筑群合成孔径雷达图像模拟

利用RaySAR软件对上海市外滩建筑群进行合成孔径雷达(SAR)成像模拟.绘制了不同反弹次数信号对应的反射率图、信号反弹次数分布图.结合目标的几何物理信息,分析了模拟SAR图像中的点、线状特征、不同反弹次数信号和建筑具体结构之间的对应关系.试验表明,雷达信号的反弹次数与建筑物结构细节密切相关.基于真实雷达影像序列,按PSInSAR方法选取的永久散射体点的位置及其分布与SAR模拟图像中的二次、尤其是三次反弹信号的成像吻合度较高,初步实现永久散射体点在建筑物上的精确定位.     

基于双极化SAR数据的建筑栋数信息提取研究

通过分析建筑物在不同极化数据上后向散射特征的不同,提出一种基于双极化SAR数据的建筑栋数信息检测方法.该方法主要包括建筑初检测、联合HH与VV数据的检测结果修正以及使用面积阈值去除虚警3个主要部分.最后,在双极化TerraSAR—X图像上进行了验证和评价,并与基于单极化SAR数据进行建筑栋数检测得到的结果进行对比,显示了方法的有效性.     

一种基于KummerU分布的SAR图像统计建模方法

提出一种基于KummerU分布的SAR图像统计建模方法。首先在SAR图像乘积模型框架下,假设SAR图像的相干斑和雷达截面积分量分别服从Gamma分布和Fisher分布,导出了SAR图像的KummerU分布。接着,基于Mellin变换得到了KummerU分布的对数累积量参数估计方法。最后,利用KummerU分布对TerraSAR-X和AIRSAR系统获取的不同场景的SAR图像数据进行统计建模。定性和定量分析的实验结果表明,与经典SAR图像分布模型相比,KummerU分布具有更优的SAR图像统计建模能力。     

粗糙面散射对太赫兹雷达成像的影响

传统毫米波安检雷达成像基于点目标假设而忽略了散射的影响,但随着频率提升至太赫兹(THz)频段,目标表面应视为粗糙而须考虑散射的影响。该文采用微扰法(SPM)求解粗糙表面的后向散射系数,在传统安检雷达成像模型的基础上模拟了不同粗糙度下的成像结果。通过与Lambert表面和理想镜反射表面的模拟成像结果对比,分析了粗糙度和频率等散射关键参数对太赫兹成像结果的影响。结果表明:在太赫兹安检雷达成像场景下,材料表面后向散射角越宽,成像质量越好;后向散射特性曲线的角宽度和形状共同影响成像分辨率和峰值旁瓣比;提高电磁波频率有利于粗糙表面成像。     

基于外推陷波滤波的孤立强散射旁瓣抑制

为了有效抑制极化合成孔径雷达(SAR)图像中的孤立强散射旁瓣,并同时保持图像统计特性和极化散射特性,提出了一种基于二维外推陷波滤波的孤立强散射旁瓣抑制的方法。该方法首先运用Chirp-Z变换进行AR(1)模型参数辨识,并在此基础上推导得到了基于稳态Kalman预测理论的数据外推公式;然后,运用线性相位等波纹陷波滤波器实现强散射信号滤除;最后,在频域还原强散射信号主瓣,并精确补偿滤波时引入的图像幅度误差。不同于空间变迹法和自适应旁瓣抑制方法,该方法处理过程简单,且有效保持了图像分辨率、图像统计特性和极化散射特性。仿真和实测数据处理验证了该方法的有效性。     

基于机器学习算法的合成孔径雷达图像的目标识别

合成孔径雷达有着观测范围广和分辨率高的特点,可以全天候工作,并能有效地识别伪装和穿透掩盖物,但也存在雷达图像数据量大且目标电磁散射特征复杂等特点,为目标的识别引入了噪声和干扰,因此发展快速和智能化的SAR图像目标识别技术得到越来越多的关注.本文针对美国空军研究实验室SAR图像中的8个目标物引入3种机器学习算法和一些数据处理方法构建了相关的识别模型,并对其识别能力进行对比分析,结果显示这3种机器学习算法通过优化算法都可以获得较高的识别准确率(> 80%),尤其是KNN算法的测试集准确率都可以高达97%.本文研究结果可为SAR目标识别的人工智能化技术提供一些方法上的参考和指导.     

典型目标的合成孔径雷达回波生成与图像仿真

分析了典型目标的合成孔径雷达(SAR)回波与图像仿真对验证SAR成像算法的有效性、开展SAR图像解译和SAR图像自动目标识别等方面的研究具有重要作用,在现有的SAR回波信号和图像仿真方法基础上,提出了一种新的目标SAR回渡信号和图像仿真方法,该方法把目标特性分析的曲面像素法和基于二维傅立叶变换(2DFFT)的SAR回波信号仿真数学模型相结合,采用曲面像素法来计算目标的散射率,用基于2DFFT的回波生成方法来计算SAR回波,实现了典型目标的合成孔径雷达回波生成和图像仿真,并给出了相应的仿真结果,证明了该方法的有效性.     

面向极化SAR图像配准的极化特征

不同波段的极化合成孔径雷达(SAR)图像间的配准,是多波段极化SAR数据融合中的一个重要问题。该文从地物的极化散射机理出发,提出了一种适用于尺度不变特征变换(SIFT)配准算法的极化特征。该特征包含了地物目标主要散射成分的信息,并反映了其他弱散射成分的强度分布,可在不同波段极化SAR图像中保持稳定。实验结果表明:与使用散射总功率(Span)实现多波段极化SAR图像配准的方法相比,该特征在不同波段下的差异较小;使用SIFT算法配准后,该特征图像可得到更多的关键点和正确配准点,且配准点的分布较分散,从而有效地提高了多波段极化SAR图像的配准性能。     

高程起伏对雷达景像匹配的影响及改正方法

雷达景像匹配由于具有全天候的特征，在飞行器导航与定位中受到重视。针对实时雷达景像以及参考基准图像的成像方式，分析了地面高程起伏对实时雷达景像以及参考基准图像构像的影响，及合成孔径雷达（SAR）影像上因地形起伏产生的影像变形的改正；推导出实时雷达景像上，影像像点位移与地面高程起伏的关系式，以及由此产生的影像变形的改正方法和具体改正步骤，同时利用数字地面模型（DEM）对模拟实时雷达图像进行反纠正，在辐射特性一致的条件下，通过匹配试验分析因地形起伏产生的实时雷达景像变形对匹配精度的影响。     

A modified algorithm for SAR parallel imaging

Synthetic aperture radar can provide two dimension images by converting the acquired echoed SAR signal to targets coordinate and reflectivity. With the advancement of sophisticated SAR signal processing, more and more SAR imaging methods have been proposed for synthetic aperture radar which works at near field and the Fresnel approximation is not appropriate. Time domain correlation is a kind of digital reconstruction method based on processing the synthetic aperture radar data in the twodimensional frequency domain via Fourier transform. It reconstructs SAR image via simply correlation without any need for approximation or interpolation. But its high computational cost for correlation makes it unsuitable for real time imaging. In order to reduce the computational burden a modified algorithm about time domain correlation was given in this paper. It also can take full advantage of parallel computations of the imaging processor. Its practical implementation was proposed and the preliminary simulation results were presented. Simulation results show that the proposed algorithm is a computationally efficient way of implementing the reconstruction in real time SAR image processing.     

隧道壁后注浆缺陷的雷达波场模拟及信息提取

采用适于有耗介质的完美匹配层(PML)吸收边界条件的二维时域有限差分算法,对隧道壁后注浆缺陷的典型类型进行电磁波传播的数值模拟.模拟结果表明,自由表面的观测场包含着极强的钢筋散射波,影响了目标体反射波的识别.在此基础上,提出了一种新的基于一致性信息相消的钢筋散射波场去除方法,将自由表面观测的总场减去事先计算得到的钢筋散射场,可从强散射背景中恢复并提取出隧道壁后注浆缺陷目标体的反射波,数值计算结果体现出了该方法的有效性和准确性.     

基于粗糙集理论的SAR图像speckle滤波方法

针对合成孔径雷达(SAR)采用主动式相干波的成像方式,在从原始信号到图像的重建过程中存在斑点噪声的干扰的问题,根据粗糙集理论的条件属性把SAR图像像素分成三类:均匀区域类、非均匀区域类和包含分离点目标类.对不同的像素类采用不同的滤波方式,然后合并三类子图像得到SAR图像的speckle滤波的图像.该方法既可除去图像中的斑点噪声,又可保留图像中的细节特征,有利于对图像的后续处理.     

复杂目标雷达图像形成机理分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像包含了复杂目标重要的电磁散射特性,图像中的散射中心可以提供目标结构和散射点位置等重要的目标几何信息。定量分析SAR图像中散射中心分布和形成机理在目标探测和识别领域具有重要的理论意义和应用价值。本文选取典型复杂目标（航母和战车）,正向构建了目标散射中心参数化模型。在此基础上,对目标SAR图像中轮廓的形成机理和图像稳定性开展了定量分析,建立了图像中散射中心与散射部件间的良好映射关系,揭示了散射中心的形成机理,进一步分析了目标上随姿态稳定的散射中心与目标局部几何结构之间的联系。此外,针对实际应用中目标几何模型非理想光滑的情形,本文研究了目标表面几何粗糙对SAR图像的影响,目标表面合适的粗糙程度可以改进仿真图像的结果,形成更加清晰的目标轮廓;但若粗糙程度过大则难以客观反映实际模型的电磁特性。本文构建的散射中心模型与实测数据进行了比对,结果吻合良好。     

基于PALSAR全极化数据的城市森林蓄积量估测

全极化雷达数据能够反映目标的全极化散射特征,在森林参数反演中具有较大的应用价值。笔者以南京紫金山国家森林公园为研究对象,以2011年的全极化雷达数据PALSAR和2012年120块野外调查样地为主要信息源,从Pauli和Cloude目标分解特征值、HH(horizontal-horizontal,水平)和HV(horizontal-vertical,水平垂直交互)两种极化状态的后向散射系数、比值植被指数、地形、人为干扰等方面,提取13个因子作为自变量,采用多元线性回归、人工神经网络、K最邻近分类算法、决策与回归树、装袋算法、随机森林6种方法建立遥感估测模型,进行森林蓄积量的估测。研究表明:①在6种遥感估测模型中,随机森林综合性能最高,装袋法次之,多元线性回归最低; ②海拔、坡向等地形因子,以及地物的雷达回波散射特征是影响研究区域森林蓄积量估测的重要变量; ③研究区单位面积蓄积量的空间分布呈现出由里向外逐渐降低的带状分布格局。     

基于胶囊神经网络的合成孔径雷达图像分类方法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像的目标分类,传统的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)需要大量的数据样本进行训练,无法在小样本条件下进行,其应用受到限制。提出将胶囊神经网络(capsule network,Capsnet)算法用于SAR雷达图像的分类,针对小样本SAR数据集对Capsnet结构进行轻量化设计,并在MSTAR数据集上验证了该算法的有效性。结果表明,与CNN相比,基于Capsnet的SAR目标分类抗过拟合性强,泛化效果较好,具有更高的准确性,能够很好地实现SAR图像样本的分类。     

SAR有源压制干扰抑制效果评估方法研究

合成孔径雷达(SAR)是对地观测和军事侦察的重要手段,但SAR非常容易受电子干扰的影响.SAR干扰技术的发展也促进了抗干扰技术的发展,现代SAR系统往往采用多种抗干扰技术.干扰抑制效果的评估是衡量一种抗干扰方法有效性以及SAR系统抗干扰性能的一项综合性指标.本文针对有源压制干扰,将干扰抑制效果评估方法划分为主观评估方法和客观评估方法.对于主观评估方法,引入了图像质量等级改善因子的概念,提出了基于图像质量等级评估标准的主观评估法,该方法可以在一定程度上降低主观评估结果的随机性和主观性.对于客观评估方法,研究了基于回波能量的评估方法和基于图像质量指标的评估方法,给出了具体的评价指标,可以客观、定量的对干扰抑制效果进行评估.最后分别采用点目标和面目标对客观评估方法进行了仿真验证,结果表明了方法的可行性和有效性.