[发明专利]一种含非合作目标的大场景SAR图像快速生成方法

权利要求书

1.一种含非合作目标的大场景SAR图像快速生成方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，建立背景图像和目标切片图像数据库，方法是：

1.1构建背景图像数据库，背景图像数据库由K幅实测SAR宽幅背景图像组成，这些实测SAR宽幅背景图像从星载、机载或其他遥感平台获取；

1.2构建目标切片图像数据库，目标切片图像数据库由R类典型非合作目标仿真切片图像组成，R≥3；

第二步，从背景图像数据库中选择所需的宽幅背景图像，方法是：

根据任务需求从背景图像数据库选择一幅SAR宽幅背景图像，记为A，其大小为M×N个像素；

第三步，构造A的图像掩膜，方法是：

3.1根据A的灰度级L构建A的背景像素直方图，得到第0级～第L-1级灰度的概率直方图H(0)，…，H(i)，…，H(L-1)，L为正整数，0≤i≤L-1，方法是：

设图像A的灰度级为0～L-1，第i级灰度的像素个数为q_i，图像A的总像素个数为则第i级灰度出现的概率为q_i/Q，相应地第i级灰度的概率直方图H(i)为

H(i)＝q_i/Q (1)

3.2对宽幅背景图A进行门限检测，得到A的二值图B，方法是：

对于幅度分布模型为f(x)的背景杂波，设定虚警率为P_f，则检测门限Th₀与虚警率P_f的关系满足：

对于L级灰度图像，用H(i)代替式(2)中的模型函数f(x)，虚警率P_f的积分算式可用求和方法计算，为

式中，i^*为数字量化门限，对应0～L-1之间的一个灰度级；

宽幅背景图A经门限处理后，得到二值图B，二值图B的任意一个像素(x,y)的值表示为

式中，(x,y)为图像像素坐标，且1≤x≤M，1≤y≤N；

3.3对二值图B进行像素聚类处理，方法是：

3.3.1对二值图B进行图像膨胀操作，得到膨胀后的图像C，方法是:用一个结构元素为SE₁的二值矩阵对二值图B进行膨胀处理，记为

式中，SE₁为由“0”、“1”元素组成的二值矩阵，为膨胀操作符；

3.3.2对膨胀后的图像C进行腐蚀操作，得到腐蚀后的图像D，方法是：用一个结构元素为SE₂的二值矩阵对膨胀后的图像C进行腐蚀处理，记为

式中，SE₂为由“0”、“1”元素组成的二值矩阵，为腐蚀操作符；

3.4对腐蚀后的图像D提取连通区域，方法是：

提取经腐蚀后的图像D中的8连通区域，将第j个8连通区域标记为Con_j，j＝1,2,…,J，J为8连通区域的总个数，对每一个独立的8连通区域进行提取，提取J个8联通区域后得到的图像记为E；

3.5对图像E中的J个8联通区域Con₁,…,Con_j,…,Con_J进行鉴别处理，方法是：

3.5.1令j＝1；

3.5.2假定目标所占的像素面积不小于门限Th₁，对于Con_j，若Con_j外接矩形所包含的全部像素的和大于或等于Th₁，则判断Con_j存在疑似目标，将Con_j标记为“true”，转3.5.3；否则将Con_j标记为“false”，且将与其对应的外接矩形包含的全部像素置0，转3.5.3；

3.5.3令j＝j+1，若j≤J，转3.5.2；若jJ，表示已对图像E完成8联通区域鉴别；仅保留图像E中被标记为“true”的那些8连通区域，得到8联通区域鉴别后的图像F；

3.6基于8联通区域鉴别后的图像F，构建掩膜图像G，方法是：

将F中所有被判断为存在目标的区域中的像素值全标记为1，其余像素值保持不变，得到掩膜图像G；

第四步，从目标切片图像数据库中选取P个目标切片图像T₁，…，T_p，…，T_P，p＝1,2,…,P并对T₁，…，T_p，…，T_P进行变换，得到与实测背景图像具有相同量化比特数的切片变换图T₁′，…，T′_p，…，T_P′；第p个目标切片图像T_p大小为m×n；T_p的切片变换图T′_p的大小也为m×n；

第五步，将T₁′，…，T′_p，…，T′_P随机插入至宽幅背景图A，方法是：

5.1令p＝1；

5.2在宽幅背景图A中随机产生T′_p的插入点位置坐标：

在1～(M-m)范围内随机产生正整数x′，同时在1～(N-n)范围内随机产生正整数y′，得到T_p’左下角像素T′_p(m,1)在宽幅背景图A中的位置坐标(x′,y′)；

5.3计算掩膜图像G中与T′_p相对应区域的像素和S

5.4判断宽幅背景图A中坐标为(x′,y′)的位置是否可插入T′_p，方法是：

若S＝0，则令A(x′+1:x′+m,y′+1:y′+n)＝T′_p，即用T′_p替换A中的图像块A(x′+1:x′+m,y′+1:y′+n)，插入成功，同时将掩膜图像G中相应的位置标记为1，即将G(x′+1:x′+m,y′+1:y′+n)中的所有像素赋值为1，说明在该处位置已不能再插入新目标，转5.3；若S≠0，返回5.2；

5.5判断图像切片是否插入完毕，方法是：

若pP，则令p＝p+1，转5.2插入新的目标切片；否则，说明所有的目标切片均已插入到A中，得到了含非合作目标的大场景SAR图像，图像生成过程结束。