基于极化SAR技术的舰船检测与识别算法研究

【摘要】极化合成孔径雷达（PolSAR）技术是高分辨率微波成像系统从单一的“影像”获取向定量化测量工具发展途径。与合成孔径雷达干涉测量系统（InSAR）相似，PolSAR系统不仅能够利用影像功率信息，其通道间的相位信息还可以定量地反映目标特性差异，从而获得更多有关目标散射特性的信息。PolSAR技术利用不同目标的极化散射特性，能够提高目标检测与识别的精度，因此在船只的特征提取方面存在重要的研究意义。本文主要以极化SAR影像为数据，进行船只的检测与识别。通过处理极化SAR图像包含的极化散射信息，进行船只的检测与识别，具体的研究内容如下：（1）极化SAR图像的预处理：主要是相干斑滤波。本文介绍了相干斑形成的机理与噪声模型，在此基础上，介绍了几种常用的滤波算法：极化白化滤波、极化Lee滤波和基于散射特性的滤波算法。针对这几种算法用实测数据进行了实验，并对实验结果进行了比较，结果表明：基于散射特性的滤波算法不仅能抑制相干斑噪声，而且极大地提高了图像细节信息的保持程度；该方法的突出特点是对协方差矩阵的各个元素独立处理，因而在极化信息的保留上与其他方法相比具有潜在的优势，对极化SAR图像的精确处理提供了保障。（2）本文通过分析常用的船只检测算法（K-CFAR、极化熵、OPCGE）的局限性，提出一种新的海洋船只检测的方法–基于小波变换的NMF方法。该方法先对极化SAR图像进行二维离散小波分解，提取低频子带图像，然后利用非负稀疏矩阵进行分解，进行船只检测。本文采用实测数据进行实验，实验结果表明，与其他的方法相比，新的方法能更好地用于船只检测。该方法与舰船目标尺寸无关，不需要设置目标窗口、背景窗口和保护窗口等，同时与对于海洋杂波分布的统计模型无关，并且所需的运算时间比传统的CFAR有所降低。（3）现有的船只识别方法的初步研究，介绍并比较了几种有关极化SAR图像船只目分类识别的方法，针对极化分解方法对船只分类识别进行实验，并分析了实验结果。同时对现有的极化SAR船只识别问题进行了总结。目前，船只识别主要在特征提取、特征选择、算法的稳健性、识别结果的评估等方面存在一定的不足。
【作者】杨慧；
【导师】何宏昌；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】极化SAR；Lee滤波；散射特性；稀疏矩阵分解；船只识别；

【参考文献】
[1]潘蓉,常彦勋.最优(m,n,4,1)光正交签名码的进一步结果[J].中国科学:数学,2014,11:1141-1152.
[2]韩力英.垂直腔面发射激光器偏振特性的研究[D].河北工业大学,微电子学与固体电子学,2004,硕士.
[3]刘长征.税务信息化建设中第三方信息的采集与利用[D].山东大学,项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[4]陈琼,童国平,李盛.基于SSH模型的锯齿型边石墨烯纳米带电子能谱研究[J].浙江师范大学学报(自然科学版),2014,04:427-432.
[5]王明芳.我国中小企业信用管理体系的研究[D].南京林业大学,林业经济管理,2004,硕士.
[6]王红宇.体验性中学数学新知课教学模式研究[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[7]韩选利.关键顾客价值挖掘的实证分析[J].中外企业家,2004,02:58-61.
[8]杨勇.西安黄土土性随机场模型研究[D].长安大学,地质工程（专业学位）,2013,硕士.
[9]杨进.泡沫银的电沉积制备及用作锌银电池负极集流体的研究[D].哈尔滨工业大学,化学工程,2013,硕士.
[10]巨枫.基于REST的虚拟空间天气观测台数据接口研究[D].中国地质大学（北京）,计算机技术,2013,硕士.
[11]张复生.FCC油浆在沥青路面工程中的应用可行性研究[D].华东理工大学,化学工程,2014,硕士.
[12]孙利.能模拟错觉的四自由度运动平台模型的搭建及控制[D].山东大学,生物医学工程,2013,硕士.
[13]周陆远.某机车中速柴油机润滑系统一维模拟计算[D].大连理工大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[14]周琴.紧致度量空间与黎曼流形的宽度[D].湖南师范大学,基础数学,2013,硕士.
[15]曹利军.我国商业银行消费信贷的经济增长效应研究[D].西南民族大学,金融学,2013,硕士.
[16]高涛,黄效国,牛巍,管东方.轧机HAGC系统实时控制的实现[J].冶金自动化,2003,S1:172-175.
[17]闻守斌.胜利油田单6东超稠油脱硫降粘机理及现场实施方案研究[D].大庆石油学院,油气井工程,2004,硕士.
[18]唐亮宇.中学生物学课堂教学目标设计研究[D].华东师范大学,学科教学论,2001,硕士.
[19]余红旭.英汉带稿同传与脱稿同传精力分配的对比分析[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[20]任洁.SK公司绩效管理体系优化研究[D].北京交通大学,2014.
[21]张明亮.昆明及周边地区早二叠世梁山组的隔水作用探析[D].成都理工大学,环境地质,2013,硕士.
[22]陈薇薇.初中古诗文背诵“真兴趣”培养初探[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[23]张彦琦,李辉智,易东.基因芯片表达数据分析方法研究进展[J].重庆医学,2005,12:1889-1892.
[24]卓杰.基于Powerlink的热网监控系统设计与实现[D].内蒙古科技大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[25]杨晓冬.论高校图书馆对网络信息资源的组织与管理[J].农业图书情报学刊,2004,11:19-21+40.
[26]李彩云.“农二代”大学生心理资本与初次就业满意度关系研究[D].华中科技大学,行政管理,2012,硕士.
[27]杨同涛.小型猪乳化异氟醚麻醉的综合监测[D].东北农业大学,临床兽医学,2013,硕士.
[28]董笑一.化浊解毒平溃煎对溃疡性结肠炎大鼠TNF-α、GLN及MCP-1的影响[D].河北医科大学,中医内科学（专业学位）,2014,硕士.
[29]彭利群.论我国外贸出口结构和产业结构的调整[D].湘潭大学,政治经济学,2001,硕士.
[30]包维楷,刘照光,刘朝禄,袁亚夫,刘仁东.中亚热带湿性常绿阔叶次生林自然恢复15年来群落乔木层的动态变化[J].植物生态学报,2000,06:702-709.
[31]王支娟.探析解决离婚当事人房产纠纷的法律途径[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[32]卢晓明.气象传真图处理过程中关键技术的研究[D].南京理工大学,控制工程,2013,硕士.
[33]肖燕群.交互式教学模式在综合英语教学中的应用研究[D].内蒙古师范大学,外国语言学与应用语言学,2013,硕士.
[34]杜胜.低空飞行器安全控制技术研究[D].哈尔滨工业大学,飞行器设计,2013,硕士.
[35]王瑱萍.卵巢上皮癌P16基因改变与PCNA表达的研究[D].江西医学院,妇产科,2003,硕士.
[36]曹越明.语言与性别问题的语言文化和语用分析[D].上海外国语大学,俄语语言文学,2013,硕士.
[37]孙振令,彭长连,孙梓健,陈贻竹.增强UV-B辐射和SO_2作用下植物光合响应及其相对抗性[J].植物生态学报,2003,03:285-292.
[38]李艳秋.大庆石化建设公司核心人才管理体系设计[D].武汉科技大学,工商管理,2012,硕士.
[39]江文奇.基于前景理论和统计推断的区间数多准则决策方法[J].控制与决策,2015,02:375-379.
[40]吕克军.水票制：节水型社会治理机制的创新[D].华中师范大学,农业推广,2014,硕士.
[41]严贺祥.铁路货运通道布局优化的模型和方法研究[D].北京交通大学,2008.
[42]本报记者谢静.“锑矿”储量未明股价却被推涨35%宁波联合严词指责券商研报忽悠[N].证券日报,2011-04-01D01.
[43]刘丛宁.基于无线传感器网络的氯气安全监测系统设计[D].哈尔滨理工大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[44]吕新胜.华能铜川电厂地下水环境影响研究[D].长安大学,地下水科学与工程,2014,硕士.
[45]宋卫荣.基于小波变换和人工神经网络的图像识别研究[D].苏州大学,通信与信息系统,2003,硕士.
[46]本刊编辑部.数字地震仪的仪器因素[J].石油地球物理勘探,1975,03:101-106.
[47]方圆.益肾调肝汤治疗肾虚肝郁型多囊卵巢综合征的临床研究[D].黑龙江中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[48]樊柯.本雅明艺术审美思想研究[D].河南大学,比较文学与世界文学,2004,硕士.
[49]常颖异.基于思想品德课的初中生公民教育研究[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[50]张森爰.嗜油菌NY3处理高浓度采油废水的营养及工艺条件研究[D].西安建筑科技大学,环境工程,2013,硕士.