基于超像素的sar圖像cfar目標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于超像素的SAR圖像恒虛警CFAR 目標(biāo)檢測(cè)方法，可用于目標(biāo)識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達(dá)SAR具有全天時(shí)、全天候、分辨率高與穿透力強(qiáng)等特點(diǎn)，目前已經(jīng)成 為了一種重要的高分辨遙測(cè)手段。SAR圖像的一項(xiàng)很重要的應(yīng)用就是目標(biāo)檢測(cè)，而CFAR目 標(biāo)檢測(cè)方法是SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域使用最為廣泛的一類方法。
[0003] 傳統(tǒng)的雙參數(shù)CFAR目標(biāo)檢測(cè)算法在多目標(biāo)環(huán)境下，估計(jì)的背景雜波分布參數(shù)容 易受相鄰目標(biāo)的影響，導(dǎo)致檢測(cè)性能欠佳。為了提高多目標(biāo)環(huán)境下CFAR目標(biāo)檢測(cè)性能，有 學(xué)者在《Order Statistic CFAR Detectors for Speckled Area Targets in SAR》提出了 OS-CFAR目標(biāo)檢測(cè)算法，高貴提出了一種Gtl分布下，基于自動(dòng)篩選的目標(biāo)智能CFAR目標(biāo)檢 測(cè)算法。
[0004] 雖然OS-CFAR與基于自動(dòng)篩選的目標(biāo)智能CFAR針對(duì)多目標(biāo)環(huán)境進(jìn)行了改進(jìn)，但是 在高分辨率復(fù)雜場(chǎng)景SAR圖像中，兩者估計(jì)出的背景雜波分布參數(shù)準(zhǔn)確性降低，因此檢測(cè) 性能都有所下降；同時(shí)它們聚類時(shí)所采用的傳統(tǒng)聚類方法在多目標(biāo)場(chǎng)景下容易把鄰近的不 同目標(biāo)聚為一類，導(dǎo)致聚類結(jié)果欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于超像素的SAR圖像 CFAR目標(biāo)檢測(cè)方法，以提高在多目標(biāo)環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)性能。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0007] 1. 一種基于超像素的SAR圖像恒虛警CFAR檢測(cè)方法，包括：
[0008] (1)對(duì)SAR圖像預(yù)處理步驟：
[0009] (I. 1)輸入一幅待檢測(cè)的SAR圖像，并對(duì)其進(jìn)行超像素分割，得到超像素 δ。，· · · S" · · · Sn?
[0010] (1. 2)計(jì)算第i個(gè)超像素&中所含像素的強(qiáng)度均值avg i;
[0011] (1.3)設(shè)定全局閾值Ts，將avgi〈Ts的超像素索引設(shè)為0,作為陰影超像素，其余超 像素索引設(shè)為1，作為待選目標(biāo)超像素；
[0012] (2)恒虛警目標(biāo)檢測(cè)步驟：
[0013] (2. 1)設(shè)置背景窗大小S'，使其S' /2要大于待檢測(cè)目標(biāo)的最大尺寸；
[0014] (2. 2)對(duì)第i個(gè)超像素 Si尋找像素集合b ^乍為背景雜波像素集合，并估計(jì)b i的均 值參數(shù)Ui和標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)O i; / -μ.
[0015] (2.3)根據(jù)估計(jì)出的μ^ρ 〇 i，對(duì)超像素 Si中像素 X計(jì)算檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，其 中一表示像素 X的強(qiáng)度；
[0016] (2. 4)設(shè)置全局閾值Tta，將檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量t大于Tta的像素點(diǎn)作為目標(biāo)，其索引設(shè)為 1，將檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量t小于T ta的像素點(diǎn)作為雜波，其索引設(shè)為0,得到檢測(cè)二值圖L ;
[0017] (3)聚類步驟：
[0018] (3. 1)設(shè)定檢測(cè)閾值r為0.03,計(jì)算每一個(gè)超像素中檢測(cè)出的目標(biāo)像素點(diǎn)個(gè)數(shù)占 該超像素中像素總數(shù)的比例，并將比例大于r的超像素作為有效目標(biāo)超像素；
[0019] (3. 2)選擇任意兩個(gè)不相鄰的有效目標(biāo)超像素 sdl，sd2;
[0020] (3. 3)根據(jù)目標(biāo)最大尺寸設(shè)置距離d_，若超像素 sdl中像素與超像素 s d2中像素最 大距離小于dmax，則合并超像素 Sdl與超像素 S d2并繼續(xù)（3. 4)，否則，回到步驟（3. 2);
[0021] (3.4)判斷所有有效目標(biāo)超像素是否處理完畢，若對(duì)所有有效目標(biāo)超像素已處理 完畢，則聚類完畢并得到聚類結(jié)果L'，否則回到（3. 2)。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1)本發(fā)明由于對(duì)同一個(gè)區(qū)域中所有像素點(diǎn)使用同樣的背景雜波分布參數(shù)，比傳統(tǒng) 檢測(cè)算法更符合真實(shí)情況，因此增加了背景雜波分布參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性，提高了檢測(cè)性能。
[0024] 2)本發(fā)明通過分割出的超像素來劃分不同區(qū)域，因此聚類時(shí)能夠正確區(qū)分相鄰目 標(biāo)，提高了聚類性能。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖。
[0026] 圖2為本發(fā)明仿真使用的原始SAR圖像。
[0027] 圖3為人工標(biāo)記的圖2的真實(shí)目標(biāo)標(biāo)記圖像。
[0028] 圖4為對(duì)圖2分別用本發(fā)明與傳統(tǒng)檢測(cè)算法檢測(cè)結(jié)果的ROC曲線。
[0029] 圖5為從圖2中截取的一塊多目標(biāo)場(chǎng)景圖像。
[0030] 圖6為不同虛警率下分別用本發(fā)明和傳統(tǒng)檢測(cè)算法的檢測(cè)結(jié)果圖。
[0031] 圖7為本發(fā)明仿真使用的檢測(cè)和聚類的原始SAR圖像。
[0032] 圖8為人工標(biāo)記的圖7的真實(shí)目標(biāo)標(biāo)記圖像。
[0033] 圖9為對(duì)圖7分別用本發(fā)明和傳統(tǒng)檢測(cè)算法檢測(cè)結(jié)果的ROC曲線。
[0034] 圖10為從圖7中截取的一塊多目標(biāo)場(chǎng)景圖像。
[0035] 圖11為分別用本發(fā)明和傳統(tǒng)聚類方法的聚類結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施步驟和效果作進(jìn)一步說明。
[0037] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明基于超像素的SAR圖像恒虛警CFAR目標(biāo)檢測(cè)方法，其實(shí)現(xiàn)步驟如 下：
[0038] 步驟1，對(duì)SAR圖像進(jìn)行超像素分割。
[0039] 本步驟可通過傳統(tǒng)超像素分割算法PILS進(jìn)行，也可通過如下超像素分割步驟進(jìn) 行：
[0040] la)輸入一幅待檢測(cè)的SAR圖像，將其劃分為η個(gè)SX S的矩形塊T1, T2,... Tn，并 取矩形塊T1, T2,... Tn的幾何中心c i，c2,... Cn作為初始化聚類中心，其中，S為設(shè)定的矩形 塊邊長(zhǎng)，n = MN/S2, M, N分別為SAR圖像的行數(shù)和列數(shù)；
[0041] lb)將初始化聚類中心Cl，c2, · · · ~分別標(biāo)號(hào)為1，2, · · ·，η ;
[0042] lc)對(duì)原始SAR圖像的第i個(gè)像素點(diǎn)，將處在以像素 i為中心，2SX 2S為邊長(zhǎng)的矩 形塊內(nèi)的聚類中心cn，ci2, ... Cik作為像素點(diǎn)i的備選聚類中心；
[0043] Id)分別計(jì)算像素點(diǎn)i與備選聚類中心cn, ci2, ... cim, ... (^的差異值D (i, c n), D (i，ci2)，--D(i，cim)，· · · D(i，cik)，其中 m 為 1，2, · · · k :
[0044] 1(11)設(shè)(\4)，(\"，心")分別為像素點(diǎn)1與備選聚類中心(^的坐標(biāo)，計(jì)算像素點(diǎn) i與備選聚類中心cim的距離d(i，c J :
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于超像素的SAR圖像恒虛警CFAR檢測(cè)方法，包括： (1) 對(duì)SAR圖像預(yù)處理步驟： (I. 1)輸入一幅待檢測(cè)的SAR圖像，并對(duì)其進(jìn)行超像素分割，得到超像素 δ。，· · · S" · · · Sn? (1. 2)計(jì)算第i個(gè)超像素&中所含像素的強(qiáng)度均值avg i; (I. 3)設(shè)定全局閾值Ts，將avgi〈Ts的超像素索引設(shè)為0,作為陰影超像素，其余超像素 索引設(shè)為1，作為待選目標(biāo)超像素； (2) 恒虛警目標(biāo)檢測(cè)步驟： (2. 1)設(shè)置背景窗大小S'，使其S' /2要大于待檢測(cè)目標(biāo)的最大尺寸； (2. 2)對(duì)第i個(gè)超像素