一种干涉制造技术

本发明专利技术公开了一种干涉

【技术实现步骤摘要】
一种干涉SAR系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其是涉及一种干涉
SAR
系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法，可应用于海面目标监视
。

技术介绍

[0002]运动舰船检测作为对海监视活动的信息输入，在海事管理中占据至关重要的作用
。
根据
SAR
系统的空域自由度将海面扩展目标检测方法分为单通道检测与多通道检测两大类
。
在小擦地角
、
低海况观测条件下，
SAR
图像上海面扩展目标的归一化雷达后向散射系数
(NRCS)
通常比海杂波的高
。
单通道
SAR
海面扩展目标检测方法主要基于
SAR
图像上海面扩展目标与背景之间的功率差异实现恒虚警检测
。
但是，在中
、
高分辨率
SAR
图像上，存在相干斑噪声，海杂波背景的幅度分布出现高值拖尾现象，导致典型的幅度检测方法虚警概率升高
、
低信噪比目标漏检
。ATI
‑
SAR
系统沿航迹安置的两个或两个以上天线通道对观测场景成像，利用通道间的干涉相位差异正比于成像物体的多普勒信息来实现速度测量与动目标检测
。
[0003]GAO G,WANG X
等人在其发表的论文“Detection ofMoving Ships Based on a Combination of Magnitude and Phase in Along
‑
Track Interferometric SAR—Part I:SIMP Metric and Its Performance”(IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing)
中提出一种海杂波干涉幅度与相位结合的检测方法
。
该方法在复干涉平面上，利用目标的干涉幅度与相位，海杂波的干涉相位的均值，构造了一种海杂波干涉幅度与相位结合的检测方法
(sea interferogram
’
s magnitude and phase metric
，
SIMP)。
该方法存在的不足之处是，当目标的干涉相位与背景的干涉相位接近时，
SIMP
滤波后响应结果趋近0，此时该检测量的值趋近0，会出现动目标检测盲速区
。
在该区域内，即使动目标的信噪比很高，也将漏检
。
[0004]青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心在其申请的专利“经过预处理的海面目标检测方法”(
申请号：
CN202210690137.9
，公开号：
CN114879159A)
中提出了一种经过预处理的海面目标检测方法
。
该方法获取待检测水面电磁回波数据；对待检测水面电磁回波数据进行去除基线漂移
、
滤波处理，从而获取经过预处理的待检测水面电磁回波数据；提取经过预处理的所述待检测水面电磁回波数据的回波特征；将所述回波特征输入至训练后的神经网络检测模型从而判断该待检测水面电磁回波数据是否为海杂波数据
。
该方法的不足之处是，均值滤波无法克服边缘像素信息的丢失，而且卷积神经网络需要大量的数据集去训练这些卷积核，计算复杂度高
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种干涉
SAR
系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法
。
首先，联合复干涉域物体散射强度特点
、
运动信息以及空间结构设计了一种干涉双边滤波处理算法，对复干涉图像进行双边滤波处理，得到包含噪声较少的复多视干涉图；其次，
利用复多视干涉图的干涉幅度与干涉相位构造像素点的检测量，进行像素点检测，输出潜在目标像素点；然后，通过自适应聚类得到潜在目标聚类结果；最后，基于面积统计的方式，对潜在目标聚类结果进行二步检测，剔除虚警目标，输出扩展目标检测结果
。
[0006]本专利技术实现的具体步骤如下：
[0007](1)
利用沿航迹干涉
SAR
系统获得待检测场景的两幅
SAR
图像进行干涉处理，获得复干涉图像
:
[0008](1a)
对待检测场景的两幅
SAR
图像进行配准，使两幅
SAR
图像的像素点一一对齐；
[0009](1b)
对配准后的
SAR
图像作干涉处理
,
获得复干涉图像；
[0010](2)
利用双边滤波公式，对复干涉图像上每一个像素点进行双边滤波处理，获得复多视干涉图
[0011](3)
利用复多视干涉图的干涉幅度与干涉相位构造像素点的检测量，根据预设检测门限，输出潜在目标像素点：
[0012](3a)
计算平均干涉幅度与平均干涉相位；
[0013](3b)
利用复多视干涉图的干涉幅度与干涉相位构造像素点的检测量；
[0014](3c)
利用像素点的检测量公式，对每一个像素点的检测量和给定检测门限进行比较，将检测量不小于给定检测门限的像素点作为潜在目标像素点；
[0015](4)
对潜在目标像素点进行自适应聚类，输出潜在目标聚类结果：
[0016](4a)
定义
N
个类，第
n
类的中心空间位置记作
P
n
，第
n
类的像素集合记作
A
n
，
n
＝
1,2,
…
,N
，初始化
n
＝1；
[0017](4b)A
n
为空集；
[0018](4c)
取
Ω
中第1个像素点作为参考像素点；
[0019](4d)
第
n
类的中心空间位置为参考像素点的空间位置，第
n
类的干涉相位中心为参考像素点的复多视干涉相位；
[0020](4d)
按照下式计算
Ω
中每一个像素点与参考像素点的特征距离
[0021][0022]式中，
D(i)
为第
i
个像素点的特征距离，和分别表示第
i
个像素点和参考像素点的复多视干涉相位，
x
i
和
P
n
分别表示第
i
个像素点和参考像素点的空间位置，
β
为加权系数；
[0023](4e)
将...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种干涉
SAR
系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
利用沿航迹干涉
SAR
系统获得待检测场景的两幅
SAR
图像进行干涉处理，获得复干涉图像；
S2、
对复干涉图像进行双边滤波处理，得到包含噪声较少的复多视干涉图；
S3、
利用复多视干涉图的干涉幅度与干涉相位构造像素点的检测量，根据预设检测门限，输出潜在目标像素点；
S4、
联合干涉相位与空间距离二维特征对潜在目标像素点进行自适应聚类，输出潜在目标聚类结果；
S5、
对潜在目标聚类结果进行面积统计，根据预设检测门限，输出扩展目标检测结果
。2.
根据权利要求1所述的一种干涉
SAR
系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法，其特征在于，所述步骤
S1
利用沿航迹干涉
SAR
系统获得待检测场景的两幅
SAR
图像进行干涉处理，获得复干涉图像，具体步骤如下：
S11、
对待检测场景的两幅
SAR
图像进行配准，使两幅
SAR
图像的像素点一一对齐；
S12、
按照下式对配准后的
SAR
图像作干涉处理式中，
Z(k)
表示第
k
个像素点的干涉处理结果，
z
i
(k)
表示第
i
幅配准后
SAR
图像的第
k
个像素点，
i
＝
1,2
，
*
表示共轭操作，
E[
·
]
表示求数学期望操作，
|
·
|
表示求模值操作
。S13、
第
k
个像素点的单视干涉幅度为
ξ
(k)
，
ξ
(k)
＝
|Z(k)}
，第
k
个像素点的单视干涉相位为位为
arg{}
表示求相位操作
。3.
根据权利要求1所述的一种干涉
SAR
系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法，其特征在于，所述步骤
S2
中对复干涉图像进行双边滤波处理，得到包含噪声较少的复多视干涉图，具体步骤如下：
S21、
在复干涉图像上，任意一个像素点的空间位置记作
x0，该像素点的单视干涉矢量表示为示为
ξ
(x0)
表示空间位置为
x0的像素点的单式干涉幅度，表示空间位置为
x0的像素点的单式干涉相位，上标
T
表示转置；
S22、
按照下式对空间位置为
x0的像素点进行双边滤波处理式中，表示空间位置为
x0的像素点的双边滤波结果，
S
表示归一化系数，表示空间位置为
x0的像素点的空间邻域，取大于待检测目标尺寸的空
间范围，
x
表示中像素点的空间位置，
V(x)
表示空间位置为
x
的像素点的单视干涉矢量，的单视干涉矢量，表示范数，范数，参数
γ
s
控制滤波中空间距离尺度，参数
γ
r
控制滤波中像素点之间的干涉域距离尺度；
S23、
对复干涉图像上每一个像素点按照
S22
进行双边滤波处理，获得复多视干涉图
。4.
根据权利要求1所述的一种干涉
SAR
系统双边滤波器设计与海面扩展目标检测方法，其特征在于，所述步骤
S3
中利用复多视干涉图的干涉幅度与干涉相位构造像素点的检测量，根据预设检测门限，输出潜在目标像素点，具体包括以下步骤：
S31、
计算像素点的多视干涉幅度为
|
·
|
表示求模值操作，计算像素点的多视干涉相位为
arg{}
表示求相位操作；
S32、
计算平均多视干涉幅度为为
K
表示共
K
个像素点，
exp
表示指...

【专利技术属性】
技术研发人员：田敏，赵登帅，归嘉乐，杨志伟，廖桂生，罗丰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：