基于双边截断统计特性的SAR图像舰船CFAR检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112881983A(43)申请公布日2021.06.01(21)申请号202110041406.4(22)申请日2021.01.13(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人艾加秋毛宇翔裴志林江凯黄光红(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人陆丽莉何梅生(51)Int.Cl.G01S7/292(2006.01)G01S7/35(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图12页(54)发明名称基于双边截断统计特性的SAR图像舰船CFAR检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于双边截断统计特性的SAR图像舰船CFAR检测方法，其步骤包括：1.获取一幅SAR图像，设置由目标窗口和背景窗口组成的局部滑动窗口，计算背景窗口中像素的对数域均值和对数域标准差和变异指数，并得到截断规则，去除其中的异质像素；2.采用最大似然估计法对保留的真实海杂波进行对数域均值和对数域标准差估计；3.用对数正态分布对真实海杂波灰度概率密度进行建模；4.根据给定的检测虚警率建立判决规则，对目标窗口中的待测像素进行目标判别。本发明能有效去除所述背景窗口中的异质像素，从而能在保持较低虚警率的前提下有效提升复杂海况下舰船目标的检测率，且计算效率高，具有较好的工程应用价值。CN112881983ACN112881983A权利要求书1/2页1.一种基于双边截断统计特性的SAR图像舰船CFAR检测方法，其特征是包括如下步骤：步骤1：获取一幅SAR图像，并设置由目标窗口和背景窗口组成的局部滑动窗口，计算SAR图像在所述背景窗口中的所有像素的对数域均值μB_ln和对数域标准差σB_ln，再根据式(1)计算变异指数VI，并得到如式(2)所示的截断规则，从而去除所述背景窗口中不满足式(2)的像素，得到截断过后的真实海杂波像素集表示中第i个像素的灰度值，i∈[1,n]，n表示像素数量：μB_ln‑t1·σB_ln＜ln(IB)≤μB_ln+exp(γ/VI)·σB_ln(2)式(2)中，t1为低截断深度，γ为高截断深度权重，IB为背景窗口中某一像素的灰度值；步骤2：采用最大似然估计方法所示的式(3)和式(4)分别对所述真实海杂波进行对数域均值和对数域标准差参数估计，得到对数域均值估计和对数域标准差估计式(3)和式(4)中：A1表示第一参数估计因子，A3表示第三参数估计因子，并有：式(5)中：A2表示第二参数估计因子，t2为高截断深度，且t2＝exp(γ/VI)，Φ(·)为标准正态分布的累积分布函数；步骤3：采用对数正态分布所示的式(6)对真实海杂波像素集在复杂海况下的杂波灰度概率密度进行建模，得到真实海杂波的对数正态分布模型步骤4：根据给定的检测虚警率Pfa，利用式(7)建立判决规则，从而利用所述判决规则对2CN112881983A权利要求书2/2页SAR图像在所述目标窗口中的待测像素进行目标判别，实现基于双边截断统计特性的SAR图像的舰船CFAR检测：式(7)中，IT是目标窗口中待检测像素的灰度值，H1表示待测像素被判定为目标像素，H0表示待测像素被判定为海杂波像素；α为标称化因子，并有：‑1α＝Φ(1‑Pfa)(8)式(8)中，Φ‑1(·)为标准正态分布的累积分布反函数。3CN112881983A说明书1/8页基于双边截断统计特性的SAR图像舰船CFAR检测方法技术领域[0001]本发明涉及SAR图像目标检测技术领域，具体涉及一种复杂海况下基于双边截断统计特性的SAR图像舰船CFAR检测方法。背景技术[0002]合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是雷达发展中的一项新技术，它是一种高分辨率主动式成像传感器。利用SAR遥感手段，可以对地物实现多极化、多波段、多视角的观测，获得的图像特征信息丰富，含有幅度、相位和极化等多种信息。由于SAR全天时、全天候的观测能力，利用SAR图像进行目标检测在海洋遥感领域得到高度重视，逐渐成为SAR图像海洋应用现阶段的研究热点。[0003]由于SAR的成像特点，不同条件的海况呈现在SAR图像中的海杂波差别较大，较复杂海况对应的SAR图像目标检测难度也相对较大。除此以外，随着全球化贸易量的不断增长，越来越多的船只被投入到航运中，不可避免地增加了船只航行过程中溢油事件的发生。在SAR图像中，溢油一般呈现为灰度值较低的密集区域，也会对SAR图像目标检测精度产生较大影响。[0004]传统的恒虚警率(Constantfalsealarmrate,CFAR)检测方法设置了目标窗口、保护窗口、背景窗口组成的滑动窗口以适应背景杂波的变化，对背景杂