【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種全天候、主動(dòng)、相干成像的高分辨率雷達(dá)。SAR被廣泛的使用在海洋研究、地質(zhì)勘探、國(guó)防等領(lǐng)域。SAR圖像主要應(yīng)用在分類、目標(biāo)識(shí)別、分割和目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)中。其中,SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)是非常重要的一類應(yīng)用,它在目標(biāo)打擊等任務(wù)中發(fā)揮著巨大的作用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,誕生了許多SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)方法。但隨著SAR圖像分辨率不斷的上升,傳統(tǒng)的SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)方法已經(jīng)變得不適用。這主要是由三個(gè)原因引起的。其一,常規(guī)SAR圖像中的目標(biāo)是幾個(gè)灰度值較大的像素點(diǎn),而超高分辨率SAR圖像的目標(biāo)是一片具有分布特征的區(qū)域。其二,由于SAR系統(tǒng)的成像角度等問(wèn)題,超高分辨率SAR圖像中的目標(biāo)通常是不完整的。其三,隨著SAR技術(shù)的進(jìn)步,SAR圖像的特征維度越來(lái)越高,數(shù)據(jù)量越來(lái)越大,傳統(tǒng)方法提取特征的計(jì)算量是非常龐大的。針對(duì)上面提到的問(wèn)題,本文提出了相應(yīng)的解決辦法:第一,本文提出采用分類的方法來(lái)完成超高分辨率的SAR圖像車輛目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)。該方法中,將建筑物、樹(shù)木、草地、公路等非目標(biāo)區(qū)域看成一個(gè)類別,將車輛目標(biāo)看作另一個(gè)類別,把目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)當(dāng)作一個(gè)二分類的問(wèn)題,對(duì)超高分辨率SAR圖像進(jìn)行車輛目標(biāo)檢測(cè)。第二,本文提出了一種利用車輛目標(biāo)陰影區(qū)域補(bǔ)償車輛目標(biāo)的方法,并采用該方法構(gòu)建了一個(gè)補(bǔ)償過(guò)的數(shù)據(jù)集。在本文中,將臨近車輛目標(biāo)的一半陰影區(qū)域補(bǔ)償給車輛目標(biāo),以使檢測(cè)到的目標(biāo)更加完整。第三,本文提出了一種變結(jié)構(gòu)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)SAR圖像進(jìn)行車輛目標(biāo)檢測(cè)。該網(wǎng)絡(luò)的輸入層輸入三種類型的圖像,即原圖像、原圖像的梯度幅度圖像和原圖像的濾波圖像。網(wǎng)絡(luò)的第二層至第七層是三組連續(xù)的單個(gè)卷積層與單個(gè)池化層的組合。網(wǎng)絡(luò)的第八層和第九層是兩個(gè)卷積層。此外,在該網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)卷積層中,特征圖像進(jìn)行卷積操作之后,又經(jīng)過(guò)了批規(guī)范化處理。三張輸入圖像使得網(wǎng)絡(luò)可學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)增多。該網(wǎng)絡(luò)還用多個(gè)卷積層代替了多層感知機(jī),減少了網(wǎng)絡(luò)需要學(xué)習(xí)的參數(shù),使網(wǎng)絡(luò)過(guò)擬合的可能性降低。實(shí)驗(yàn)顯示,本文提出的超高分辨率SAR圖像車輛目標(biāo)檢測(cè)方法的檢測(cè)性能較好。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN957.52
【圖文】：

它還包括一種非檢測(cè)目標(biāo)的物體，即樹(shù)木。圖2.2（d）是 SAR 圖像 c2 基于高斯分布的 OS-CFAR 方法的檢測(cè)結(jié)果�？梢钥闯觯核鼘蓚�(gè)車輛目標(biāo)的高亮的一部分檢測(cè)了出來(lái)，但是檢測(cè)出來(lái)的兩個(gè)車輛目標(biāo)都不完整，僅僅被檢測(cè)出了一部分；這張超高分辨率 SAR 圖像中的樹(shù)木被錯(cuò)誤的檢測(cè)成了目標(biāo)，還有地表中的條帶狀的像素值大一些的地表，也被檢測(cè)成了目標(biāo)。圖 2.2（e）是一個(gè)較復(fù)雜的超高分辨率 SAR 圖像 c3，它的大小為273 371像素。這張 SAR 圖像的地表有兩種類型，即比較大噪聲并且像素灰度值較高的區(qū)域和像素灰度值比較小的區(qū)域。其中，像素灰度值比較小的區(qū)域是雷達(dá)掃射樹(shù)木所產(chǎn)生的陰影區(qū)域。這張圖像的車輛目標(biāo)有三個(gè)，兩個(gè)車輛顯示完全，一個(gè)車輛被樹(shù)木的陰影遮擋，只顯示出了一小部分。圖 2.2（f）是 SAR 圖像 c3 基于高斯分布的 OS-CFAR 方法的檢測(cè)結(jié)果�？梢钥闯觯篊FAR 檢測(cè)方法僅僅將車輛目標(biāo)的高亮部分檢測(cè)了出來(lái)，并且由于原圖中的車輛目標(biāo)的高亮的區(qū)域較少，檢測(cè)到的車輛目標(biāo)是非常分散的，辨別不出車輛的輪廓等特征，檢測(cè)效果非常差；此外，屬于背景的一些區(qū)域被錯(cuò)誤的檢測(cè)成了車輛目標(biāo)，這樣的區(qū)域有四處。圖 2.2（g）是一個(gè)比較復(fù)雜的超高分辨率 SAR 圖像 c4，它的大小為339 492像素。這張 SAR 圖像的地表有四種類型，即噪聲較小的、背景雜波分布比較均勻且像

Neural Network，RNN）、深層感知器、長(zhǎng)短時(shí)記憶卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[50-52]等。此外，即使深層玻爾茲曼絡(luò)、受限玻爾茲曼機(jī)和自編碼器被歸到了生成模含著判別的過(guò)程，因此在一定的條件下，這些模用它們做數(shù)據(jù)的識(shí)別和分類工作。經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)集為 x i ， y i ，并且由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以提模型 W ,bh x ，該假設(shè)模型的參數(shù)有兩個(gè)，即W， 訓(xùn)練樣本集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。可以構(gòu)成最簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。單個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)

圖 3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖每一個(gè)小圓圈都代表著一個(gè)神經(jīng)元（偏置節(jié)點(diǎn)除外）為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)輸入層，3L 層為輸出結(jié)果層。在1L 層層，因?yàn)樵谟?xùn)練的過(guò)程中2L 層的所有節(jié)點(diǎn)的值都不3.2 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有 3 個(gè)輸入單元1x ，2x ，3x ，1 個(gè)偏置出單元。經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總的層數(shù)，且 3ln ，并把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第l層 1 1 2 2W , b W , b , W ,b，并且有 1 3 3W R ， 2 W l 1層第i個(gè)神經(jīng)單元之間的聯(lián)結(jié)參數(shù)用 l ijW 來(lái)表示，項(xiàng)采用 l ib 來(lái)表示，第l層第i個(gè)神經(jīng)單元的輸出結(jié)果入層時(shí)，第i個(gè)神經(jīng)單元的輸出結(jié)果 1 i ia x。絡(luò)的參數(shù)已經(jīng)被給定，那么該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果計(jì)算。由于輸入層的輸出為輸入數(shù)值本身，就可以直進(jìn)行計(jì)算，則有：

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本文編號(hào)：2771187