基于位置关系约束的SAR图像与光学图像匹配

SAR图像与光学图像有较大差异,为实现SAR图像与光学图像的匹配,提出了一种新的多子区SAR景象匹配算法。算法依据SAR图像噪声特性,提出了用于SAR图像边缘提取的基于小波包变换的改进断面检测法。匹配中将实时图分为多个子区,由子区灰度标准差和频谱直方图判别其可匹配性,用各子区位置分布关系约束匹配结果。匹配搜索策略为基于提升小波的金字塔分层搜索。用SPOT-5卫星光学基准图进行了大样本实验,实验结果表明了该方法是一种有效的图像匹配方法,具有鲁棒性,并且与中心点匹配方法相比,能为飞行器定位提供更多有效信息。     

基于信息熵的景象匹配区选取方法

提出一种基于信息熵的景象匹配区选取方法。根据基准图的适配性要求,分别以改进的图像信息熵、Frieden灰度熵和归一化平均互信息作为特征指标,考查基准图的景象信息量、特征稳定性和区域唯一性,并以此为依据,采取分层选取策略选取基准图。仿真和实验结果表明,所选基准图具有较高的自匹配概率和较小的匹配误差,能够满足适配性要求。     

景象匹配辅助导航中多级实时匹配算法研究

由于选用部分Hausdorff距离进行图像匹配时不能满足较大尺寸图像匹配实时性要求,利用了多级分层匹配技术加速图像匹配,提出了多级实时图像匹配算法,该算法以部分Hausdorff距离为图像匹配相似性度量,结合小波变换多分辨率思想提取多尺度图像特征,实现了由粗到精多级分层实时匹配。图像匹配结果表明,光学卫星(IKONOS)图像和合成孔径雷达(SAR)图像二种情况下图像匹配结果准确,比仅采用基于部分Hausdorff距离图像匹配而言,采用三级图像匹配可大大缩短匹配时间。该算法实施景象匹配能在5 s以内完成,满足景象匹配辅助导航系统匹配修正的准确性和实时性的要求。     

基于目标轮廓特征的SAR图像目标识别

提出了一种基于目标轮廓特征的合成孔径雷达目标识别(SAR ATR)方法,该方法充分利用目标的局部空间结构信息进行识别。利用基于马尔可夫随机场(MRF)的图像分割及形态学处理提取SAR图像目标轮廓,在此基础上使用傅里叶描述子作为目标轮廓的特征量,选择最近邻准则下的模板匹配方法构造分类器,实现了基于轮廓特征的SAR图像目标识别。实验结果表明,本文方法具有优良的识别性能。     

基于非局部分类处理的SAR图像降斑

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像不同内容间的统计特性差距较大以及采用非局部降斑方法处理SAR图像时会产生图像细节丢失及伪影等现象,提出了一种基于非局部分类处理的SAR图像降斑方法。首先对相似块方差系数的均值采用阈值比较的方法将图像分为同质区和异质区,在寻找目标块对应的相似块时,根据图像块中心像素点所属的类别选择合适的参数进行块匹配,并在获得相似块后分别使用加权平均的方法处理同质区目标块和3D变换域硬阈值收缩方法处理异质区目标块。该方法不仅能在块匹配过程中选择不同的块尺寸和搜索范围以提高块匹配的精度,而且使用不同方法处理同质区和异质区时能够在图像降斑与细节保持的权衡中达到更好的平衡。实验结果表明,该方法充分利用同质区和异质区的特点,结合不同的方法进行分类处理可有效提高图像降斑性能,在SAR图像降斑性能指标和视觉效果方面均达到了较高水平。     

KM-SVM法的SAR图像无监督变化检测

针对合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像变化检测获得有标记样本的数量十分有限且困难,传统方法检测率低等问题,提出了一种基于原始特征空间的K-均值和支持向量机(K--means and support vector machine, KM SVM)法SAR图像无监督变化检测。首先,不需要任何先验信息的条件下,利用K- means聚类方法获取差异图像的分类阈值;其次,利用阈值,引入偏移量,自动选取伪训练集和无标签集,并用伪训练集定义SVM的初始决策超平面;最后,用基于统计特征的半监督学习算法和支持向量机相结合对图像进行变化类与非变化类的分类。实验结果表明：该算法优于基于混合高斯分布模型的KI法和基于广义高斯分布模型的KI法,能保持较好的分类、泛化能力和较稳定的检测精度。这些结果表明了文中方法的有效性。     

一种改进的基于SVM的SAR目标及阴影图像分割方法

提出了一种基于支持向量机(support vector machine, SVM)的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标及阴影图像的改进分割方法。利用分类的思想对SAR图像进行分割,其中分类器是通过循环不断更新训练样本的方式完成训练,循环次数由计算相邻两次分割图像熵的差值来控制。用DARPA (defense advanced research project agency)和Sandia实验室提供的实测数据进行分割实验。结果表明,所提算法得到的分类器性能更加优越,同时能够减少初始分割中阈值的选取对分类器性能的影响,有效地提高了SAR目标及阴影图像的分割质量。     

基于风格迁移不变特征的SAR与光学图像配准算法

针对异源遥感图像的匹配难题, 提出一种基于风格迁移不变特征的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像与光学图像配准算法。首先, 训练SAR图像转换为光学图像的风格迁移网络。然后, 基于风格迁移网络生成人工光学图像及其与原SAR图像之间的差异图, 并利用小波多尺度特性增强人工光学图像和差异图的边缘区域, 二值分割后提取人工光学图像的边缘不变特征。同时, 提取光学基准图像的边缘特征。最后, 通过互相关性准则进行边缘特征匹配, 进而实现原始SAR图像与光学基准图像的精确配准。实验结果表明, 较同类算法, 即使在训练样本不足的条件下, 生成的人工光学图像也能与光学基准图像实现精确配准, 增强了算法的适应性。     

全仿射形变下基于点特征的SAR图像配准方法

全仿射形变条件下,待配准合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像与参考SAR图像之间存在各向异性尺度变化,导致传统的点特征图像配准算法难以提取到足够多的匹配特征点进行图像配准。为此,提出了一种基于仿射形变矩阵分解与尺度变化矩阵估计的点特征图像配准算法。该方法首先将仿射形变矩阵分解为图像旋转矩阵、尺度变化矩阵以及常数矩阵的乘积,而后利用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法对尺度变化矩阵中的未知参数进行搜索估计,并根据估计结果对图像进行尺度规范处理,以抑制图像间的各向异性尺度变化,在此基础上再利用尺度不变特征转换(scale invariant feature transform, SIFT)算子提取匹配特征点进行配准处理。实验结果表明,与现有方法相比,对于全仿射形变条件下的SAR图像配准,本文所述算法可以提取到更多的匹配特征点,因而具有更好的配准性能。     

基于KFD+ICA特征提取的SAR图像目标识别

提出了一种用基于核函数的Fisher判别分析(kernel based Fisher discriminant analysis,KFD)和独立分量分析(independent component analysis,ICA)特征提取的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像目标识别方法。用基于核函数的Fisher判别分析提取SAR图像样本在高维特征空间中的最佳分类向量,对最佳分类向量做独立分量分析,得到表征图像样本的特征向量,用支持向量机(support vector machine,SVM)对提取得到的特征向量分类完成目标识别。对MSTAR数据库中三类军事目标用该方法进行特征提取和识别实验,识别率为96.92%。结果表明,KFD ICA特征提取方法可提取目标的有效特征,在较低特征维数情况下获得较高的目标正确识别率。     

基于景象匹配的航摄影像二维定位方法

针对目前无人机基于景象匹配对目标定位精度低与速度慢,以及依赖任务设备的问题,提出了一种基于景象匹配的航摄影像二维定位方法。首先进行任务规划,来获取某固定区域的航摄影像。然后基于特征匹配算法来完成景象匹配。最后提出坐标解算及底图生成方法,来实现航摄影像二维定位。实验结果表明该方法提高了定位精度与速度,减小了对任务设备的依赖。因此,所提方法是一种有效的基于景象匹配的目标定位方法。     

Airport automatic detection in large space-borne SAR imagery

A method to detect airports in large space-borne synthetic aperture radar (SAR) imagery is studied. First, the large SAR imagery is segmented according to amplitude characteristics using maximum a posteriori (MAP) estimator based on the heavytailed Rayleigh model. The attention is then paid on the object of interest (OOI) extracted from the large images. The minimumarea enclosing rectangle (MER) of OOI is created via a rotating calipers algorithm. The projection histogram (PH) of MER for OOI is then computed and the scale and rotation invariant feature for OOI are extracted from the statistical characteristics of PH. A support vector machine (SVM) classifier is trained using those feature parameters and the airport is detected by the SVM classifier and Hough transform. The application in space-borne SAR images demonstrates the effectiveness of the proposed method.     

稀疏场景下SAR方位向随机丢失数据的迭代成像算法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)方位向随机丢失部分数据导致目标模糊和能量分散的问题,提出基于稀疏优化理论的重建成像方法.该方法主要针对稀疏观测场景的SAR方位向随机缺失数据的回波信号进行成像处理,利用SAR回波模拟算子,避免了二维回波信号矩阵变成向量的操作,从而减小了内存占用...     

合成孔径雷达景象匹配中制导导弹定位

研究了合成孔径雷达景象匹配中制导中的导弹定位问题。部分孔径成像是景象匹配中制导合成孔径雷达有效的成像模式,为便于利用多匹配点定位,提出了聚焦多普勒波束锐化成像方法。建立了基于匹配点距离差和多普勒差,并考虑了高度、速度和匹配点位置测量误差的定位模型。推导了位置估计的克拉美-罗下限（Cramer-Rao lower bound, CRLB）。提出了一种基于最小二乘的闭式求解算法。理论分析表明,在一定近似条件下,这一算法的估计精度到达CRLB。仿真分析了各种误差因素对CRLB的影响,验证了算法的理论分析结果及其有效性。     

结合边缘和统计特征的末制导SAR图像匹配

提出一种用于末制导的合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像实时匹配方法。考虑参考图与实时图尺度、方向等差异,制备多幅参考图像,基于最小错误概率准则,对每幅参考图像提取边缘,由边缘图形成用于匹配的包含边缘两侧地物区域信息的参考模板。提出一种利用边缘信息和SAR图像统计特性的相似性度量准则。采用金字塔分层结构的搜索策略,提高了匹配速度。该方法综合利用了边缘和灰度统计信息,避免了对实时图的边缘提取。实验验证了算法的有效性。