基于截断杂波统计的SAR图像双参数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CN107748361A(43)申请公布日2018.03.02(21)申请号201710864777.6(22)申请日2017.09.22(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市屯溪路193号(72)发明人艾加秋杨学志夏天许开炜(74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人余成俊(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法，设置目标窗口和背景窗口，通过对背景窗口采用自适应阈值法进行杂波截断处理，剔除背景窗口中的异质像素，最大限度地保留真实海杂波。本发明采用最大似然法对背景窗口中截断后的杂波进行双参数（对数均值与对数均方差）估计，构建精确的对数正态分布模型；根据给定的虚警率自适应求解出CFAR检测阈值，对目标窗口中的待检测像素进行目标判别，实现基于截断杂波统计特性的双参数CFAR检测。该方法可有效提升多目标等复杂背景杂波环境下的检测率，且计算效率高，具有较好的工程应用价值。CN107748361ACN107748361A权利要求书1/2页1.一种基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)：设置由目标窗口和背景窗口组成的局部滑动窗口，通过采用自适应阈值的杂波截断法去除泄露到背景窗口中的目标、方位模糊异质元素，保留背景窗口中的真实海杂波；步骤(2)：采用最大似然估计法对背景窗口中自适应阈值截断后的杂波样本在对数域进行双参数估计，采用对数正态分布实现对SAR图像海杂波灰度概率密度的建模；步骤(3)：根据给定的检测虚警率，自适应地求解双参数CFAR检测阈值，对目标窗口中的待检测像素点进行目标判别，实现SAR图像双参数CFAR检测。2.根据权利要求1所述的基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法，其特征在于：步骤(1)中所述的通过采用自适应阈值的杂波截断法去除泄露到背景窗口中的目标、方位模糊异质元素，保留背景窗口中的真实海杂波，具体方法如下：选择滑动窗口大小，将背景窗口中的样本进行对数变换，在对数域中统计背景窗口中所有像素的均值μB-ln和标准差σB-ln，采用自适应阈值法进行杂波截断，设背景窗口中某一像素灰度值为IB，则截断规则为：ln(IB)≤μB-ln+t1·σB-ln(1)式中：t1为截断深度因子，当背景窗口中某一像素灰度值满足式(1)时，该像素点被保留，否则被剔除，对保留下来的像素重新计算对数均值与均方差，重复以上步骤，迭代一定次数，最终所有的异质点都被剔除，不同截断深度因子下的杂波保留比例RC为：式中：erf(·)为误差函数。3.根据权利要求2所述的基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法，其特征在于：步骤(2)中所述的参数估计与概率建模，具体方法如下：采用对数正态分布对截断后的SAR图像海杂波样本的灰度概率密度进行建模：式中：为截断杂波样本的灰度值，μln，σln为对数均值和对数标准差，可通过对截断杂波样本通过最大似然估计得到：式中：为截断杂波样本中第i个像素点的灰度值，n为截断杂波样本数。此外：式中：t1为式(1)中的截断深度因子。2CN107748361A权利要求书2/2页4.根据权利要求3所述的基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法，其特征在于：步骤(3)中所述的阈值计算与CFAR检测，具体方法如下：根据给定的虚警率，求解CFAR检测阈值，并对目标窗口中待检测像素点进行目标判决，设IT是目标窗口中待检测像素点的灰度值，则CFAR检测目标判决规则为：式中：t为标称化因子，由给定的虚警率Pfa通过式(8)计算得到：式中：erf-1(·)为逆误差函数。3CN107748361A说明书1/6页基于截断杂波统计的SAR图像双参数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，尤其涉及一种基于截断杂波统计的SAR图像双参数CFAR检测方法。背景技术[0002]合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是一种高分辨率的成像雷达，具有全天时和全天候观测的能力。利用SAR图像进行舰船目标检测与监视的研究和技术开发在海洋遥感领域得到高度重视，是现阶段SAR图像海洋应用的研究热点。[0003]随着天气、海洋风速的变化,海况相差很大，因此呈现在SAR图像中的海杂波也会有巨大的差别，针对这些复杂情况，在检测过程中需要有一个自适应的恒虚警(CFAR)检测方法。CFAR检测算法设置了目标窗口、