極化SAR艦船目標檢測方法研究.pdf

1、極化合成孔徑雷達(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。我國作為一個擁有十分廣闊領海區(qū)域的主權國家，隨著海洋權益爭端的日益升級，對海洋監(jiān)視能力亟待提高。作為海洋監(jiān)視的關鍵，海上艦船目標檢測在維護海洋權益、增強海防預警、海運交

2、通監(jiān)控等方面具有十分重要的意義。因此，對基于極化 SAR數(shù)據(jù)的海上艦船目標檢測方法進行研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。武警部隊常年擔負海關檢查和緝私勤務，隨著非法走私和非法偷渡案件的急劇增加，如何有效檢測監(jiān)控這些非法船只成為了擺在海關武警面前的一個亟需解決的難題。因此，對基于極化SAR數(shù)據(jù)的海上艦船目標檢測方法進行研究具有十分急迫的現(xiàn)實需求。本文重點對基于反射對稱檢測量的艦船目標恒虛警率(Constant False Alarm Rate,

3、 CFAR)檢測方法以及基于極化目標Freeman分解的支持向量機(Support Vector Machine, SVM)艦船目標檢測方法進行了研究。主要創(chuàng)新點如下：
　　1.對反射對稱檢測量進行了統(tǒng)計分布的推導，同時給出了參數(shù)估計方法。在此基礎上，結合 CFAR檢測方法進行了艦船目標檢測實驗。以往的文獻中，反射對稱檢測量在應用于目標檢測時都根據(jù)經驗選取檢測閾值，但是當極化SAR成像系統(tǒng)、海洋背景等條件發(fā)生變化時經驗閾值往往發(fā)生

4、變化，不具有很好的適應性，這就造成了基于反射對稱檢測量的檢測方法在實際應用中難度較大，難以推廣。本文基于多變量復高斯統(tǒng)計分布理論，從復 W is hart分布出發(fā)，結合乘積模型推導了反射對稱檢測量的統(tǒng)計分布，并采用對數(shù)累計量方法給出了參數(shù)估計方法，實測數(shù)據(jù)實驗表明推導的理論分布能較好地擬合檢測量分布直方圖，相比傳統(tǒng)的基于幅度信息的CFAR艦船檢測方法，具有更優(yōu)良的檢測性能。
　　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)訓練得到分類器，實現(xiàn)艦船目標檢測?；?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，然后結合極化通道分量，從上述參數(shù)中選取三個分量構成 SVM的特征向量。在針對上述特征向量進行單一特征值有效性論證的基礎上，從實測極化 SAR數(shù)據(jù)中選取樣本數(shù)據(jù)，運用樣本數(shù)據(jù)對 SVM進行訓練，然后利用訓練好的SVM對待檢實測數(shù)據(jù)進行艦船目標檢測。