極化SAR艦船目標(biāo)檢測(cè)方法研究.pdf

1、極化合成孔徑雷達(dá)(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, Pol-SAR)作為全世界SAR系統(tǒng)研發(fā)的熱門之一，具備全極化遙感能力，可以在多種收發(fā)極化組合下工作。與傳統(tǒng)的單通道 SAR系統(tǒng)相比較，極化 SAR系統(tǒng)能夠獲取更豐富的信息量。我國作為一個(gè)擁有十分廣闊領(lǐng)海區(qū)域的主權(quán)國家，隨著海洋權(quán)益爭端的日益升級(jí)，對(duì)海洋監(jiān)視能力亟待提高。作為海洋監(jiān)視的關(guān)鍵，海上艦船目標(biāo)檢測(cè)在維護(hù)海洋權(quán)益、增強(qiáng)海防預(yù)警、海運(yùn)交

2、通監(jiān)控等方面具有十分重要的意義。因此，對(duì)基于極化 SAR數(shù)據(jù)的海上艦船目標(biāo)檢測(cè)方法進(jìn)行研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。武警部隊(duì)常年擔(dān)負(fù)海關(guān)檢查和緝私勤務(wù)，隨著非法走私和非法偷渡案件的急劇增加，如何有效檢測(cè)監(jiān)控這些非法船只成為了擺在海關(guān)武警面前的一個(gè)亟需解決的難題。因此，對(duì)基于極化SAR數(shù)據(jù)的海上艦船目標(biāo)檢測(cè)方法進(jìn)行研究具有十分急迫的現(xiàn)實(shí)需求。本文重點(diǎn)對(duì)基于反射對(duì)稱檢測(cè)量的艦船目標(biāo)恒虛警率(Constant False Alarm Rate,

3、 CFAR)檢測(cè)方法以及基于極化目標(biāo)Freeman分解的支持向量機(jī)(Support Vector Machine, SVM)艦船目標(biāo)檢測(cè)方法進(jìn)行了研究。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.對(duì)反射對(duì)稱檢測(cè)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分布的推導(dǎo)，同時(shí)給出了參數(shù)估計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合 CFAR檢測(cè)方法進(jìn)行了艦船目標(biāo)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。以往的文獻(xiàn)中，反射對(duì)稱檢測(cè)量在應(yīng)用于目標(biāo)檢測(cè)時(shí)都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取檢測(cè)閾值，但是當(dāng)極化SAR成像系統(tǒng)、海洋背景等條件發(fā)生變化時(shí)經(jīng)驗(yàn)閾值往往發(fā)生

4、變化，不具有很好的適應(yīng)性，這就造成了基于反射對(duì)稱檢測(cè)量的檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中難度較大，難以推廣。本文基于多變量復(fù)高斯統(tǒng)計(jì)分布理論，從復(fù) W is hart分布出發(fā)，結(jié)合乘積模型推導(dǎo)了反射對(duì)稱檢測(cè)量的統(tǒng)計(jì)分布，并采用對(duì)數(shù)累計(jì)量方法給出了參數(shù)估計(jì)方法，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)表明推導(dǎo)的理論分布能較好地?cái)M合檢測(cè)量分布直方圖，相比傳統(tǒng)的基于幅度信息的CFAR艦船檢測(cè)方法，具有更優(yōu)良的檢測(cè)性能。
　　2.選取 Free ma n分解的體散射分量、二次散

5、射分量和面散射分量，結(jié)合極化通道分量作為 S VM的特征向量，通過樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到分類器，實(shí)現(xiàn)艦船目標(biāo)檢測(cè)。基于 F ree ma n分解得到體散射分量Pv、平面散射分量Ps和二次散射分量dP，然后結(jié)合極化通道分量，從上述參數(shù)中選取三個(gè)分量構(gòu)成 SVM的特征向量。在針對(duì)上述特征向量進(jìn)行單一特征值有效性論證的基礎(chǔ)上，從實(shí)測(cè)極化 SAR數(shù)據(jù)中選取樣本數(shù)據(jù)，運(yùn)用樣本數(shù)據(jù)對(duì) SVM進(jìn)行訓(xùn)練，然后利用訓(xùn)練好的SVM對(duì)待檢實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行艦船目標(biāo)檢測(cè)。