【技术实现步骤摘要】
基于多尺度FCN-CRF的极化SAR目标检测方法
本专利技术属于图像处理
,更进一步涉及极化合成孔径雷达SAR图像目标检测
中的一种基于多尺度全卷积条件随机场FCN(FullyConvolutionalNetworks)-CRF(conditionalrandomfield)的极化SAR(SyntheticApertureRadar)目标检测方法。本专利技术可应用于对极化SAR图像的不同区域准确地进行目标检测和识别。
技术介绍
极化SAR具有全天候、全天时、分辨率高、可侧视成像等优点,可以获取目标的精细特征和几何特征,随着极化SAR系统的推广,获得的全极化数据也越来越丰富,在军事和民用上对人造目标做出快速而准确的检测非常迫切。卷积网在图像特征提取方面的高效使用,使得其在解决极化SAR人造目标检测问题中具有重要的理论价值和广阔的应用前景。极化SAR图像目标检测的关键是对极化SAR图像的目标特征进行提取,提取过程中要考虑到极化SAR数据本身具有的多尺度特性与其服从的数学分布,这样才能尽可能的避免边缘信息表达不足而造成的目标检测精度不高的问题,为了尽可能多的使用极化SAR数据信息,常用极化SAR分类检测的方法都是基于图像块操作的。例如:LiuF等人在其发表的论文“POL-SARImageClassificationBasedonWishartDBNandLocalSpatialInformation”(IEEETransactionsonGeoscience&RemoteSensing,2016,54(6):3292-3308.)中提出了一种 ...
【技术保护点】
一种基于多尺度全卷积条件随机场FCN‑CRF的极化SAR目标检测方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将极化SAR图像进行Lee滤波:对输入的待检测的极化SAR图像的极化相干矩阵,进行滤除相干噪声的精致极化Lee滤波,得到滤波后的相干矩阵,其中,滤波后的相干矩阵中每个元素是一个3×3矩阵,相当于每个像素点有9维特征;(2)构成基于像素点的特征矩阵:(2a)对滤波后的相干矩阵进行四分量分解Yamaguchi,得到奇次散射、偶次散射、体散射以及螺旋散射共四个散射功率;(2b)利用四个散射功率,构成基于像素点的特征矩阵;(3)特征矩阵归一化:将基于像素点的特征矩阵中的元素值归一化到[0,255]之间,得到归一化后的特征矩阵;(4)构造数据集:(4a)用切割间隔为20、大小为128×128的矩阵窗口,对归一化后的特征矩阵进行切块,得到切割后所有的基于像素的特征矩阵块;(4b)随机选取5%的特征矩阵块,组成训练数据集,将其余的特征矩阵块组成测试数据集;(5)构造多尺度检测模型:(5a)构造一个含有19层的全卷积条件随机场FCN‑CRF的检测模型;(5b)用曲波变换中的多尺度滤波器替换含有19层的 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于多尺度全卷积条件随机场FCN-CRF的极化SAR目标检测方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将极化SAR图像进行Lee滤波:对输入的待检测的极化SAR图像的极化相干矩阵,进行滤除相干噪声的精致极化Lee滤波,得到滤波后的相干矩阵,其中,滤波后的相干矩阵中每个元素是一个3×3矩阵,相当于每个像素点有9维特征;(2)构成基于像素点的特征矩阵:(2a)对滤波后的相干矩阵进行四分量分解Yamaguchi,得到奇次散射、偶次散射、体散射以及螺旋散射共四个散射功率;(2b)利用四个散射功率,构成基于像素点的特征矩阵;(3)特征矩阵归一化:将基于像素点的特征矩阵中的元素值归一化到[0,255]之间,得到归一化后的特征矩阵;(4)构造数据集:(4a)用切割间隔为20、大小为128×128的矩阵窗口,对归一化后的特征矩阵进行切块,得到切割后所有的基于像素的特征矩阵块;(4b)随机选取5%的特征矩阵块,组成训练数据集,将其余的特征矩阵块组成测试数据集;(5)构造多尺度检测模型:(5a)构造一个含有19层的全卷积条件随机场FCN-CRF的检测模型;(5b)用曲波变换中的多尺度滤波器替换含有19层的全卷积条件随机场FCN-CRF的检测模型中的第一个卷积层,得到多尺度检测模型;(6)训练多尺度检测模型:将训练数据集输入到多尺度检测模型中,对该模型进行训练,得到训练好的多尺度检测模型;(7)获得检测结果:将测试数据集输入到训练好的多尺度检测模型中,得到测试数据集中每个像素的检测结果。2.根据权利要求1所述的基于多尺度全卷积条件随机场FCN-CRF的极化SAR目标检测方法,其特征在于,步骤(1)中所述精致极化Lee滤波所采用Lee滤波器的窗口大小为7×7个像素。3.根据权利要求1所述的基于多尺度全卷积条件随机场FCN-CRF的极化SAR目标检测方法,其特征在于,步骤(2a)中所述的四分量分解Yamaguchi的具体步骤如下:第一步,由四分量分解Yamaguchi提出以下的表面散射、偶次散射、体散射以及螺旋体散射的协方差矩阵如下:其中,[C]1、[C]2、[C]3、[C]4分别表示表面散射、偶次散射、体散射和螺旋体散射的协方差矩阵,[·]表示矩阵符号,|·|表示取绝对值操作,β表示二次散射系数,β=1,*表示共轭转置操作,α表示表面散射系数,α=-1,j表示虚数符号,表示开平方操作;第二步,利用表面散射、偶次散射、体散射和螺旋体散射的协方差矩阵的加权之和等于待检测目标的协方差矩阵,求解等式中的加权系数:f1[C]1+f2[C]2+f3[C]3+f4[C]4=[C]其中,[C]表示待检...
【专利技术属性】
技术研发人员:焦李成,屈嵘,杨慧,张丹,杨淑媛,侯彪,马文萍,刘芳,陈璞华,古晶,唐旭,马晶晶,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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