[发明专利]一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测方法及系统，所述方法包括如下步骤：图像差分检测步骤；背景对消检测步骤：获得背景对消检测图像；目标标识步骤：获得目标标识图像；目标航迹图步骤：对于背景对消检测步骤中确定目标所在的图像帧范围内所有被动干涉微波图像采用背景对消检测步骤获取对应的背景对消检测图像，采用目标标识步骤对背景对消检测图像进行目标标识，然后再将该目标的所有的目标标识图像作和操作，获得目标航迹图；目标信息提取步骤：根据背景对消检测图像和目标标识图像确定目标的大小、航速和航向信息。本发明能够实现海面目标的有效探测，且是基于图像域处理的，具有计算数据量小，探测效率高的优点。

技术领域

本发明属于空间微波遥感技术领域，尤其涉及一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测方法及系统。

背景技术

被动微波辐射无源探测技术主要是利用目标自身的微波热辐射信号来探测目标，其主要设备是微波辐射计，属于无源雷达的范畴。被动微波辐射无源探测与传统雷达相比，不发射任何信号，具有功耗低、隐蔽性强、受海杂波干扰小等优点；同时对隐身目标也具有较好的探测能力。国内外相关学者一直在开展其在军事侦察方面应用研究。

然而，被动微波辐射无源探测技术一直受制于微波辐射计空间分辨率较低的限制，无法实现对目标的远距离探测。20世纪80年代，Ruf.C.S借鉴了射电天文中“孔径综合”的思想，提出了被动干涉微波辐射计，以提高其空间分辨率；随后，被动干涉微波辐射计在军事方面的应用也逐渐引起了国内外学者的关注。2002年，德国航天中心展示了机载被动干涉微波辐射计对地军事目标进行侦察的研究工作。2004年，中国电子科技集团公司第十研究所指出使用被动干涉微波辐射计可观察到1.5km外地面上3m*3m大小的金属目标。2005年，华中科技大学成功研制了国内首台一维被动干涉微波辐射计，并利用该系统在微波辐射无源探测方面展开一系列研究。当前，尽管国内外学者在被动干涉微波辐射计应用于军事侦察方面开展了相关研究，但均是基于地基平台或机载平台等。2015年，中国空间技术研究院西安分院提出了利用机载或星载被动微波辐射无源探测系统实现对海面舰船目标全天时、全天候、隐蔽性探测的构想，并开展了大量的研究工作。

但由于探测距离远，且受限于被动干涉微波热辐射无源探测系统(被动干涉微波辐射计)的空间分辨率，海面目标在被动干涉微波辐射亮温图像中只占据少数几个像素点，且目标亮温图像信噪比低，呈现出弱小的特点；此外，还受到系统本底噪声、海杂波、云、雨和雾等因素的干扰。因此，海面目标探测算法是天基/空基被动干涉微波辐射无源探测技术的关键问题之一。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测方法及系统，能够实现海面目标的有效探测，且是基于图像域处理的，具有计算数据量小，探测效率高的优点。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测方法，所述方法包括如下步骤：图像差分检测步骤：被动干涉微波图像减去相邻间隔的被动干涉微波图像获得微波辐射差分图像，以确定微波辐射差分图像中是否存在目标以及目标所在的图像帧范围；背景对消检测步骤：根据图像差分检测步骤中的所确定存在目标的图像以及目标所在的范围，将存在目标的被动干涉微波图像减去无目标存在的被动干涉微波图像，获得背景对消检测图像；目标标识步骤：基于背景对消检测步骤获得的背景对消检测图像，若背景对消检测图像中存在亮温异常点，则被标识为可疑目标，获得目标标识图像；目标航迹图步骤：对于背景对消检测步骤中确定目标所在的图像帧范围内所有被动干涉微波图像采用背景对消检测步骤获取对应的背景对消检测图像，采用目标标识步骤对背景对消检测图像进行目标标识，然后再将该目标的所有的目标标识图像作和操作，获得目标航迹图；目标信息提取步骤：根据背景对消检测图像和目标标识图像确定目标的大小、航速和航向信息。

上述基于被动干涉微波图像的海面目标探测方法中，在图像差分检测步骤中，微波辐射差分图像的公式如下：