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《基于反射對稱性的極化sar艦船目標(biāo)cfar檢測》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于反射對稱性的極化SAR艦船目標(biāo)CFAR檢測摘要：反射對稱性是極化散射中十分重要的一種性質(zhì)。反射對稱性檢測量刻畫了共極化通道和交叉極化通道間的相關(guān)性，在極化合成孔徑雷達（PolSAR）目標(biāo)檢測中有重要應(yīng)用。在復(fù)igliaccio基于極化SAR數(shù)據(jù)中金屬目標(biāo)和海洋的反射對稱性差異，首次利用極化協(xié)方差矩陣中的共極化（HH，VV）和交叉極化通道（HV）之間的相關(guān)性構(gòu)建了一種新的檢測量反射對稱檢測量，用于觀測海洋中人造金屬目標(biāo)，該方法在理論上表現(xiàn)出較好的檢測性能，利用反射對稱性構(gòu)造反射對稱檢測量進行艦船目標(biāo)檢測已經(jīng)成為近幾年極化SAR艦船目標(biāo)檢測的研究熱點。然而在已有
2、文獻中該檢測量在應(yīng)用于目標(biāo)檢測時都是根據(jù)經(jīng)驗選取檢測閾值，當(dāng)SAR成像系統(tǒng)、海洋背景等條件發(fā)生變化時經(jīng)驗閾值往往發(fā)生變化，不具有很好的適應(yīng)性，造成了基于反射對稱檢測量的檢測方法在實際應(yīng)用中困難重重，迫切需要研究相應(yīng)的自適應(yīng)檢測方法。這其中，恒虛警率（ConstantFalseAlarmRate，CFAR）檢測是雷達目標(biāo)檢測領(lǐng)域的經(jīng)典和常用方法，具有廣泛的應(yīng)用前景，其首要和關(guān)鍵問題是研究相應(yīng)檢測量的雜波統(tǒng)計模型。但遺憾的是目前還沒有文獻給出基于極化協(xié)方差矩陣的反射對稱性檢測量的雜波統(tǒng)計模型，這也制約了CFAR檢測在基于反射對稱性艦船目標(biāo)檢測中的應(yīng)用。本文基于多變量
3、復(fù)高斯統(tǒng)計分布理論，從復(fù)aximumLikelihood，ML）、矩估計。ML估計方法是最優(yōu)估計方法，但是通過對數(shù)似然函數(shù)很難得到形狀參數(shù)和尺度參數(shù)。廣泛采用的是基于矩估計的K分布參數(shù)估計法，其特點是形式簡單、估計方便，但是該方法卻存在諸多不足，突出表現(xiàn)為要單獨估計有效視數(shù)而有效視數(shù)的精度極大地影響了后續(xù)形狀參數(shù)和尺度參數(shù)的估計精度，甚至使K分布失效。文獻給出了一種對數(shù)累計量參數(shù)估計方法，該方法把有效視數(shù)同形狀參數(shù)尺度參數(shù)一樣視為待估計參數(shù)。而且基于對數(shù)累計量的參數(shù)估計方法，相當(dāng)于對SAR圖像數(shù)據(jù)做了對數(shù)變換后進行參數(shù)估計，有效縮小了低階樣本對數(shù)累計量的變化范圍
4、，也就是說不論雜波均勻度如何，都不會出現(xiàn)K分布失效的問題。因此本文也采用對數(shù)累計量方法進行K分布參數(shù)估計。4基于反射對稱性的艦船目標(biāo)CFAR檢測流程檢測流程主要分為三步：（1）要從極化協(xié)方差矩陣中水平極化數(shù)據(jù)垂直極化數(shù)據(jù)和水平極化與交叉極化的相關(guān)性數(shù)據(jù)構(gòu)造反射對稱性歸一化檢測量；（2）估計分布參數(shù)，建立精準的理論統(tǒng)計模型；（3）執(zhí)行CFAR檢測輸出二值化檢測結(jié)果圖。5實驗結(jié)果及分析實驗采用同一SAR平臺，不同地區(qū)、不同分辨率、不同波段、不同海況下的極化數(shù)據(jù)充分驗證K分布對反射對稱檢測量直方圖的良好擬合性能以及反射對稱檢測方法的有效性。數(shù)據(jù)為美國NASA的AIR?
5、SAR極化數(shù)據(jù)，日本東京灣極化數(shù)據(jù)和我國臺灣高雄地區(qū)極化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)示意圖（Pauli基合成圖）如圖2所示。東京灣海域C波段水平極化（HH）數(shù)據(jù)如圖2（a）所示，距離向和方位向理論分辨率為5m3m，高雄港L波段水平極化數(shù)據(jù)如圖2（b）所示，距離向和方位向理論分辨率為2.8m5m。5.1檢測量統(tǒng)計分布擬合在水平極化（HH）、垂直極化（VV）和交叉極化（HV）通道數(shù)據(jù)中的相同位置割取一塊海雜波切片，如圖2中1號框標(biāo)定區(qū)域所示，驗證K分布對反射對稱檢測量直方圖的擬合性能。首先按照式（8）對檢測量進行歸一化處理，并統(tǒng)計歸一化后的檢測量的直方圖，然后根據(jù)文中第3節(jié)所提參數(shù)估
6、計方法，對參數(shù)進行估計，擬合結(jié)果如圖3所示。另外，在高海況下，極化交叉熵檢測結(jié)果中虛警顯著增多，整體檢測性能下降明顯；而反射對稱性檢測方法檢測性能無明顯變化，也說明了該方法對海況的變化有較好的適應(yīng)性。分析其原因，極化交叉熵方法是假定目標(biāo)和雜波有著不同的散射機理，反映了相鄰分辨單元極化散射的隨機性，因此目標(biāo)和雜波之間的極化熵值可區(qū)分，但是如果雜波呈現(xiàn)非布拉格散射特性（高海況時），那么這個假設(shè)并不是完全成立的，這也正是為什么海況復(fù)雜后極化交叉熵檢測結(jié)果明顯下降的原因。相反，反射對稱性方法和雜波、目標(biāo)的后向散射機理無明顯關(guān)系，主要反映了人造反射物體與自然反射物體在散射
7、對稱性上的區(qū)別。結(jié)果對比如表1所示。6結(jié)語本文基于極化SAR數(shù)據(jù)反射對稱性原理，在復(fù)ERONulatedpolarimetricsignaturesofprimitivegeometricalshapes.IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing，1996，34（3）：793?803.RINGROSER，HARRISN.ShipdetectionusingpolarimetricSARdata//ProceedingsofmitteeonEarthObservationSatellites.Toulouse：SAR
8、izationetric
