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基于散射中心模型的SAR图像自动目标识别

作　者: 程肖
导　师: 肖怀铁；周剑雄
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 基于模型 目标识别 散射中心 参数估计 地面目标 姿态估计 图像切割 匹配 操作条件
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 74次
引　用: 4次
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内容摘要


基于模型的SAR图像自动目标识别由于其存储量小、实时性强、灵活性强,具备适应扩展工作条件能力等优点,是雷达目标识别的发展趋势。MSTAR(Moving and Stationary Target Acquisition and Recognition,运动和静止目标的获取与识别)计划是基于模型的目标识别的典型代表。本文借鉴MSTAR计划的研究思路,基于全姿态散射中心模型设计了一种SAR地面目标识别的方法。本文的研究内容具体安排如下:第一章阐明了基于模型的识别方法的重要意义,介绍了基于模型的目标识别方法的研究现状,并对本文所做的主要工作和所使用的数据进行了概括。第二章主要围绕二维散射中心的提取展开了研究。介绍了光学区雷达目标的散射中心模型,讨论了2D-ESPRIT方法应用于实测数据时遇到的问题和解决方法,并提出了一种低运算量的二维散射中心参数估计新算法,该算法显著地降低了运算量,在数据矩阵维数较高时优势明显。第三章设计了一种基于散射中心模型的SAR地面目标分类算法。该算法利用二维散射中心的分布估计图像中目标的方位角,利用全姿态散射中心模型预测散射中心特征向量,同时从SAR目标图像中提取出目标区域和强散射区域,将预测和提取结果进行匹配,给出匹配度,最后按照“先角度后类型”的搜索逻辑将上述过程组织起来,得到识别结果。仿真实验表明,本文算法对电磁计算数据和仿真数据是有效、合理和稳定的。第四章对扩展操作条件下本文所设计的识别算法的实用性进行了仿真研究。构造了目标配置不同、目标结构改变和目标被掩埋三种扩展操作条件下某地面目标的几何模型和散射中心模型。在此基础上,设计实验对三种扩展操作条件下的模型产生的数据进行了识别,并对识别结果进行了分析。另外,还通过仿真实验研究了分辨率降低这种扩展操作条件下识别算法的工作性能。第五章对本文内容进行了系统的总结,并对下一步工作进行了展望。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-21
  1.1 课题研究的背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 基于图像处理的3D 模型识别方法  13
    1.2.2 MSTAR 计划  13-16
  1.3 本文主要工作及内容安排  16-17
  1.4 本文使用的数据  17-21
    1.4.1 全姿态散射中心模型数据  17-19
    1.4.2 暗室测量数据  19
    1.4.3 仿真数据  19-20
    1.4.4 电磁计算数据  20-21
第二章 二维散射中心参数估计  21-42
  2.1 引言  21
  2.2 光学区雷达目标的散射中心模型  21-23
    2.2.1 散射中心的基本概念  21-22
    2.2.2 散射中心数学模型  22-23
  2.3 雷达目标二维散射中心参数估计与特性分析  23-30
    2.3.1 插值  23-26
    2.3.2 色噪声环境下的模型定阶  26
    2.3.3 2D-ESPRIT 算法  26-28
    2.3.4 实验结果及目标特性分析  28-30
  2.4 一种低运算量的二维散射中心参数估计算法  30-41
    2.4.1 算法原理、步骤  31-35
    2.4.2 算法运算量分析  35-36
    2.4.3 仿真实验与结果分析  36-41
  2.5 小结  41-42
第三章 基于散射中心模型的SAR 地面目标识别  42-69
  3.1 引言  42
  3.2 角度预估模块  42-49
    3.2.1 SAR 地面目标方位角估计方法概述  42-43
    3.2.2 SAR 地面目标模型及其散射特性  43-45
    3.2.3 基于二维散射中心提取的 SAR 目标方位角估计方法  45-48
    3.2.4 仿真实验  48-49
  3.3 预测模块  49-52
  3.4 提取模块  52-55
    3.4.1 基于二维散射中心参数估计的特征提取算法  52-53
    3.4.2 基于CFAR 滤波和图像切割的提取算法  53-55
  3.5 匹配模块  55-62
    3.5.1 二维点特征匹配算法的基本思想  56-58
    3.5.2 点与区域匹配的方法  58-59
    3.5.3 仿真实验  59-62
  3.6 搜索模块  62-64
  3.7 试验结果及分析  64-68
    3.7.1 基于电磁计算数据的实验  66-67
    3.7.2 基于仿真数据的实验  67-68
  3.8 小结  68-69
第四章 扩展操作条件下的SAR 地面目标识别  69-79
  4.1 引言  69
  4.2 操作条件的基本概念  69-70
  4.3 四种扩展操作条件下识别算法的工作性能及分析  70-78
    4.3.1 实验数据生成  70-71
    4.3.2 目标配置不同  71-73
    4.3.3 改变目标结构  73-74
    4.3.4 目标被掩埋  74-76
    4.3.5 分辨率降低  76-78
  4.4 小结  78-79
第五章 结束语  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-86
作者在学期间取得的学术成果  86

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 数据、图像处理及录取
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