[发明专利]基于智能体群体演化的海洋分布目标检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋目标检测技术领域，是利用合成孔径雷达图像，通过智能体群体演化，对海洋分布目标进行检测的方法。

背景技术

合成孔径雷达具有全天时、全天候大范围观测的特点，并且由电磁波的特性可以观察到光学等其他传感器观测不到的目标。

常见海洋分布目标主要有：船只尾迹、油膜、海洋水动力现象和大气现象等。海洋分布目标的检测和识别对于海洋环境监视、海洋现象研究等方面均有重大意义。海洋分布目标不同于点目标和硬目标。它们由大片象素区域组成，具有一定的大小、形状、纹理等特征。目前还没有一个公认的对海洋分布目标的定义。其特点归纳如下：图像特征在空域上具有强相关性，不能由图像单点统计参数描述或近似描述；占据一定的空间大小，有一定的分散度，整体具有相应特定的形状、灰度、纹理分布；图像结构不是简单的线性结构，还包括斑点区域结构、带状结构等；此类目标一般和海洋背景对比度不高，有时没有清晰边界，具有模糊性、发散性；分布目标还具有时空演化特性。SAR图像中的油膜、尾迹等在图像域表现出的是一个空间结构。但同时它也包含了时间信息，是油膜、尾迹等通过一定时间发散演化形成的。

目前已有的方法对这一类目标的检测效果是有限的。这时由于海洋环境复杂，分部目标往往淹没在各种杂波之中；合成孔径雷达的成像机理决定了图像会存在较大的相干斑噪声；同时对于大海域的目标搜索也是一个耗时耗力的工作。灰度分布曲线可以很好的反映分布目标的统计特征，并利用已有海洋背景参考灰度分布曲线的差异度，即可判断图像是背景还是目标。针对大海域图像的搜索，为了减少运算量，引入了智能体演化技术。

所谓智能体即一个按照人们预先设定的规则可以自行根据接触环境进行一定行为的硬件或软件个体，具有一定的自适应性和自治能力。随着人工智能的发展，智能体已经被广泛应用于制造业、过程控制、远程通讯系统、控制交通控制、交通和运输管理、信息过滤和收集、电子商务、商业过程管理、娱乐业和医疗看护等。在图像域中，多个智能体通过特定的个体行为以及和其他智能体的通信协作，最终可以完成图像的目标检测任务。

前面提到，分布目标是模糊发散的，启发自人的视觉认知过程，将智能体分为上下两层。下层智能体负责逐像素点的初级判断，相当于人的知觉过程；有了初始结果后，上层智能体对目标进行标号、参数计算，并启动趋势联想行为，对低对比度的断续目标进行连接。

分布目标具有模糊性、发散性、低对比度，这使得现有方法很难得到较好的检测结果；分布目标是多种多样的，现有方法多为针对某一类分布目标；海洋SAR图像观测区域大，而目标相对较小，传统的行扫描方式进行了许多无用计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能体群体演化的海洋分布目标检测方法，以智能体在合成孔径雷达图像中的群体演化而实现分布目标的检测，速度快、检测准确，对多种分布目标均有较好结果。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种基于智能体群体演化的海洋分布目标检测方法，其包括：

步骤1：预先根据不同海域海况条件选取海洋背景图像，计算海洋背景的灰度分布曲线的差异度；统计差异度分布，给定虚警概率，得下层智能体的判断阈值；将海洋差异度分布曲线和海洋背景平均灰度分布，按照雷达参数建立模板库；

步骤2：以待检测的合成孔径雷达图像为活动环境，上下层智能体按照一定的行为规则进行群体演化，检测分布目标。

所述的基于智能体群体演化的海洋分布目标检测方法，其所述统计差异度分布，包括：

计算所有选取的海洋背景图像的灰度分布曲线，对于任意两个分布，其差异度计算公式为：