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模糊几何特征及其在人造目标检测中的应用

光电工程 2005年第11期32卷 5-8,15页

作者：史泽林王俊卿黄莎白中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016

提出具有模糊测度的几何基元特征的人造目标检测方法。根据相交直线段所组合构成的几何基元夹角的模糊测度,将单纯的几何基元特征扩展为模糊几何特征。应用方向算子检测图像边缘,并把边缘拟合成直线段集合;直线段集合扩展成几何基元集合... 详细信息

提出具有模糊测度的几何基元特征的人造目标检测方法。根据相交直线段所组合构成的几何基元夹角的模糊测度,将单纯的几何基元特征扩展为模糊几何特征。应用方向算子检测图像边缘,并把边缘拟合成直线段集合;直线段集合扩展成几何基元集合,并根据所定义的模糊隶属函数,用几何基元的夹角构造成基元线段的隶属度列表;通过判断每个子区域内所有线段隶属度之和的最大值定位人造目标。检测自然背景下人造目标的实验表明,该方法检测率高达97%,整个算法的时间复杂度为O(n2),并有很好的稳定性且易硬件实现。

关键词：目标检测人造目标几何特征直线抽取

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基于多时相遥感图像的人造目标变化检测算法

自动化学报 2008年第9期34卷 1040-1046页

作者：苏娟王贵锦林行刚刘代志清华大学电子工程系北京100084 第二炮兵工程学院西安710025

传统的像素级变化检测方法的检测性能受到以下因素的严重制约:图像辐射差异、配准误差和差异图像分类门限的选取,并且难以从检测信息中提取出关键的变化,本文针对遥感图像中人造目标的变化检测问题,提出了一种综合特征级和像素级的两步... 详细信息

传统的像素级变化检测方法的检测性能受到以下因素的严重制约:图像辐射差异、配准误差和差异图像分类门限的选取,并且难以从检测信息中提取出关键的变化,本文针对遥感图像中人造目标的变化检测问题,提出了一种综合特征级和像素级的两步变化检测算法.首先将大幅多时相遥感图像分成一系列子图像对,采用有监督子图像对分类方法,提取人造目标变化的感兴趣区域,然后采用像素级变化检测算法对感兴趣区域进行变化检测,得到定量的检测结果.实验结果表明了该算法的可行性和有效性。

关键词：变化检测人造目标几何结构 HOG描述子 Gabor纹理

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人造目标散射结构的零极化辨识与应用

电波科学学报 2022年第5期37卷 733-742,760页

作者：吴国庆陈思伟李永祯王雪松国防科技大学电子科学学院CEMEE国家重点实验室长沙410073

目标最优极化是雷达极化问题研究的重要理论基础.目标零极化又称共极化零点,是目标最优极化的重要组成部分.通过目标零极化可以推导出目标的其他最优极化状态,其广泛应用于目标极化匹配接收、目标对比增强等领域.文中从目标结构辨识角... 详细信息

目标最优极化是雷达极化问题研究的重要理论基础.目标零极化又称共极化零点,是目标最优极化的重要组成部分.通过目标零极化可以推导出目标的其他最优极化状态,其广泛应用于目标极化匹配接收、目标对比增强等领域.文中从目标结构辨识角度首次揭示了零极化理论方法在人造目标散射结构辨识方面具有独特优势,并基于人造目标典型散射结构从理论上推导出典型散射结构的零极化矢量.将复极化比平面的极化表征方法与极化响应特征相结合,提出了零极化三维响应特征图可视化表征方法,揭示了典型散射结构的零极化差异,得到了零极化响应特征矢量.在此基础上提出了一种人造目标散射结构的零极化辨识方法,通过提取极化雷达图像中人造目标的强散射中心,将散射中心的零极化响应特征矢量与典型散射结构进行匹配,从而确定散射中心的散射结构类型,实现人造目标结构辨识.结合车辆和无人机等典型人造目标的电磁计算数据,开展了目标结构辨识对比实验.与Cameron分解方法相比,本文提出的零极化散射结构辨识方法能够准确识别出散射中心的散射结构类型.特别对结构对称型人造目标,本文方法识别结果呈现的对称性更准确,更符合目标实际的散射特性.

关键词：零极化目标最优极化人造目标散射结构辨识三维响应特征图

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一种基于几何基元模型的人造目标提取方法

红外与激光工程 2004年第2期33卷 150-153页

作者：白锦球王俊卿史泽林中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016

给出了从自然景物背景中提取人造目标的一种方法。基于图像灰度的差分方向算子将一幅图像分离成不同灰度差分方向的直线线段子图像,再对每幅子图像做直线段的后处理,最终将几幅子图像构建成一幅不同差分方向的直线线段集合。基于直线段... 详细信息

给出了从自然景物背景中提取人造目标的一种方法。基于图像灰度的差分方向算子将一幅图像分离成不同灰度差分方向的直线线段子图像,再对每幅子图像做直线段的后处理,最终将几幅子图像构建成一幅不同差分方向的直线线段集合。基于直线段集合图像给定区域内直线线段的结构文法及其所含几何基元数目和几何基元种类将人造目标从自然背景中提取出来。此算法可开发成实时硬件跟踪器应用于自动目标捕获。实验结果说明,对复杂的背景及低对比度情况下的红外目标图像,该方法提取人造目标的准确率达95%以上。

关键词：人造目标几何基元直线抽取结构文法

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人造目标极化特征提取与精细几何结构反演

人造目标极化特征提取与精细几何结构反演

作者：吴昊国防科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR)等高分辨雷达成像技术的发展极大地扩展了常规雷达的应用领域。引入极化信息不仅能够为雷达目标识别研究提供多通道数据支撑,还有利于获取目标特征及物理属性的信息。人造目标的识别往往能够为... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR)等高分辨雷达成像技术的发展极大地扩展了常规雷达的应用领域。引入极化信息不仅能够为雷达目标识别研究提供多通道数据支撑,还有利于获取目标特征及物理属性的信息。人造目标的识别往往能够为军事侦察、战场监视、重点目标的监视与打击评估等提供依据,具有极其重要的军事意义。在传统雷达遥感领域,对于自然场景极化应用研究已经取得了一定的成果,但人造目标极化信息处理因为数据源等因素的影响较少公开报道,本文从人造目标的电磁散射特性出发,围绕人造目标极化特征提取与精细几何结构反演开展多维度深入研究。首先围绕一维高分辨距离像(HRRP)的几何特征提取与物理结构反演,提出了一种基于盖氏圆盘和广义正交匹配追踪的散射矩阵估计与结构反演算法。在给出开拓者无人机和捕食者无人机数据说明的基础上,充分考虑HRRP幅度大小及起伏特征,同时结合目标全极化信息,完善了全极化条件下高分辨距离像幅度起伏特征提取算法,利用两类无人机数据展开分类工作,结果显示全极化条件下该算法的分类效果显著优于单极化的情况。在一维目标结构反演的工作中,结合盖氏圆盘和压缩感知等理论,建立了基于盖氏圆盘和广义正交匹配追踪的散射矩阵估计与结构反演算法,利用仿真数据以及某导弹模型实测数据展开试验,结果表明:该算法效率高,能够准确地对散射中心位置及散射矩阵进行估计,且能精准提取对应位置上的物理结构。利用极化分解理论对全极化二维无人机ISAR图像进行探索,提出了一种基于Cameron分解的主成分分析分类与识别方法,实现了对于不同种类无人机甚至同一无人机不同角度下的准确分类。首先给出了Pauli、Cameron和Krogager三种极化分解理论,并将三种方法应用于两类无人机数据中,对不同分解情况下的散射机理进行了讨论与研究。同时有机融合Cameron分解与主成分分析方法,建立了基于Cameron分解的主成分分析分类与识别方法,该方法能够在提取目标极化特征的基础上,准确地实现不同信噪比条件下对于不同无人机以及同一无人机不同角度下的分类与识别。雷达目标的三维几何结构反演是国际公认的难点与重点,针对车辆这一类人造目标,提出了一种只需运用单俯仰角极化信息即可得出人造目标三维结构尺寸和轮廓的快速有效的反演方法。该方法很好地融合了极化信息和几何知识,结合单俯仰角的车辆全极化电磁仿真数据,首先进行目标的逆投影成像,基于目标极化特性,建立了一种基于极化特征与最小面积外接矩形的方法提取车辆的长度与宽度,利用几何知识重新构建车辆目标三维模型,估计得到车辆目标的高度,通过与真实值对比,各维度下的误差很小,且最后的散点图能够准确还原车辆目标的三维轮廓信息。

关键词：全极化人造目标特征提取高分辨一维距离像极化分解 SAR/ISAR 三维反演

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人造目标极化散射解译与三维重构

人造目标极化散射解译与三维重构

作者：吴国庆国防科技大学

学位级别：硕士

随着雷达成像技术的进步和雷达极化理论的发展,兼具二者优势的极化成像雷达系统已成为对地观测、侦察监视等领域的主流传感器,得到越来越广泛的应用。人造目标作为极化成像雷达系统的重要观测对象,其极化解译具有重要的研究意义。本文... 详细信息

随着雷达成像技术的进步和雷达极化理论的发展,兼具二者优势的极化成像雷达系统已成为对地观测、侦察监视等领域的主流传感器,得到越来越广泛的应用。人造目标作为极化成像雷达系统的重要观测对象,其极化解译具有重要的研究意义。本文围绕人造目标的极化散射解译和三维重构开展研究,实现了目标散射机理深度解译、散射结构精细辨识、几何结构极化反演和三维重构。本文的研究工作包含以下几个方面:一、提出了一种快速广义极化目标分解方法。针对大取向角人造目标散射机理解译模糊问题,回顾梳理了广义极化目标分解方法。针对广义极化目标分解计算复杂度高的问题,提出了一种快速广义极化目标分解方法。根据实测极化SAR数据的拟合实验,揭示了二次散射角与极化方位角之间的潜在联系,利用分段线性函数构建了普适的二次散射角求解框架,并以此重构了精细二次散射模型。从而将广义极化目标分解的非线性优化过程转化为线性求解,实现了模型参数的快速反演。本方法继承了广义极化目标分解中的精细散射模型,同时加快了参数求解速度。相比传统方法,本文方法显著改善了具有大取向角的人造目标特别是倾斜建筑物的散射机理解译性能。二、提出了人造目标散射结构的零极化辨识方法。首次将零极化理论用于人造目标散射结构辨识,构建了一种零极化三维响应特征图可视化表征工具,并揭示了不同散射结构的零极化响应特征差异。在此基础上,提出了一种基于零极化响应特征矢量的人造目标散射结构辨识方法。其次,考虑目标散射多样性对散射结构辨识的影响,将零极化理论与旋转域方法结合,构建了零极化响应方向图解译工具,并提出一种基于旋转域零极化方向图的人造目标散射结构辨识方法。利用点目标仿真数据,车辆、无人机等人造目标的电磁计算数据开展对比实验,验证了两种零极化方法相比Cameron分解方法的性能优势,即识别类型更多,如水平和垂直偶极子、左螺旋和右螺旋散射结构等,识别准确率相比Cameron分解平均高出20%以上,且在极化隔离度小于-5d B、幅度不平衡小于2d B、相位不平衡小于15度的极化测量误差下的性能更加稳健。三、提出了人造目标几何结构极化反演和三维重构方法。针对人造目标结构复杂和三维信息获取困难的问题,开展了人造目标的几何结构极化反演的研究。根据零极化散射结构辨识结果,提出一种基于散射中心空间邻域特征的几何结构反演方法。构建同类型散射中心的二值图像,利用形态学处理方法,对散射中心按照几何结构进行划分,进而得到几何结构的分类和尺寸参数。针对车辆目标电磁仿真数据,根据成像几何特征,在散射结构辨识和结构参数反演的基础上,提取了车辆目标的高度参数,从而实现了车辆目标的三维重构。

关键词：极化雷达极化目标分解人造目标散射机理解译散射结构辨识几何结构反演三维重构

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基于分形理论的声纳图像人造目标检测算法

计算机工程与应用 2006年第36期42卷 195-197,211页

作者：田晓东刘忠海军工程大学武汉430033

声纳图像中人造目标的自动检测是当前水下探测领域需要重点解决的问题之一。传统的基于目标回波信号强度的检测方法在海底存在岩石等类似于水雷等人造目标的情况下,常会导致较高的虚警率。由于人造目标和自然背景之间的纹理特性的不同,... 详细信息

声纳图像中人造目标的自动检测是当前水下探测领域需要重点解决的问题之一。传统的基于目标回波信号强度的检测方法在海底存在岩石等类似于水雷等人造目标的情况下,常会导致较高的虚警率。由于人造目标和自然背景之间的纹理特性的不同,自然背景一般具有较复杂的纹理,而人造目标形状规则、表面光滑、纹理简单。利用分形模型中分形维数特征、截距特征、分形拟合误差特征以及多尺度分形特征进行声纳图像人造目标检测,仿真实验表明基于分形的检测算法可较好地实现人造目标和自然背景的分离,从而为成像声纳水下探测技术的进一步发展奠定了基础。

关键词：人造目标分形特征声纳图像纹理

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基于滑动窗口的遥感图像人造目标检测算法

厦门大学学报（自然科学版） 2014年第6期53卷 792-796页

作者：李玲玲刘永进王自桦金泰松郑州航空工业管理学院计算机科学与应用系河南郑州450015 光电控制技术重点实验室河南洛阳471004 厦门大学信息科学与技术学院福建厦门361005

提出一种基于滑动窗口的人造目标检测算法.首先,根据图像的平滑性将整个图像划分为平滑与非平滑图像区域;然后,在非平滑区域随机生成一系列滑动窗口,并融合4种目标特征的度量准则构造一个判别滑动窗口目标性的评分函数,检测算法根据评... 详细信息

提出一种基于滑动窗口的人造目标检测算法.首先,根据图像的平滑性将整个图像划分为平滑与非平滑图像区域;然后,在非平滑区域随机生成一系列滑动窗口,并融合4种目标特征的度量准则构造一个判别滑动窗口目标性的评分函数,检测算法根据评分函数的取值判别窗口中是否包含人造目标;最后,在人造目标图像集上进行的实验表明:该算法能准确地检测出图像中的人造目标,并具有一定的抗噪声干扰能力.

关键词：人造目标分形纹理检测

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自然背景图像的分形模型与人造目标自动识别

系统工程与电子技术 1997年第2期19卷 9-16页

作者：赵亦工西安电子科技大学光电子技术研究室 710071

本文介绍以自然背景图像的分形模型为依据,对自然背景中人造目标进行检测的基本原理、技术特点和发展过程;介绍以分形技术为核心的自动目标识别系统的技术关键、系统性能和系统的应用前景;最后分析了目前分形技术中存在的局限性,提出了... 详细信息

本文介绍以自然背景图像的分形模型为依据,对自然背景中人造目标进行检测的基本原理、技术特点和发展过程;介绍以分形技术为核心的自动目标识别系统的技术关键、系统性能和系统的应用前景;最后分析了目前分形技术中存在的局限性,提出了针对这些局限性应当开展的研究工作的基本思路。

关键词：寻的制导自然背景图像分形人造目标自动识别