[发明专利]基于改进核相关滤波的SAR舰船多目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于改进核相关滤波的SAR舰船多目标跟踪方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取待跟踪连续SAR图像以及先验样本；

其中，先验样本为舰船的SAR图像；

步骤2：依据所述先验样本得到平均样本图像；

步骤3：根据平均样本图像建立舰船目标模板张量；

步骤4：采用平均样本图像作为预设的核相关滤波器中的样本标签，将舰船目标模板张量作为预设的核相关滤波器的输入，获得舰船目标模板张量的舰船模板滤波器；

步骤5：对所述待跟踪连续SAR图像进行海陆分割预处理，以去待跟踪连续SAR图像中因除杂波与陆地区域造成的影响，获得预处理后的SAR图像；

步骤6：对预处理后的SAR图像进行CFAR检测，得到每一个SAR图像的包含虚警的粗检测结果；

其中，所述粗检测结果中包含舰船目标，所述舰船目标用检测框标注检测位置；

步骤7：将粗检测结果分别与舰船模板滤波器进行相关操作，并对相关操作结果取相关操作最大值；

步骤8：在每一个SAR图像的粗检测结果中，去除相关操作最大值小于筛选阈值的舰船目标，获得每一个SAR图像的舰船目标筛选结果；

步骤9：分别对第一帧SAR图像的舰船目标筛选结果中每一个舰船目标，建立kalman跟踪器；

步骤10：使用第一帧SAR图像中每个舰船目标对应的kalman跟踪器，预测后续帧SAR图像中相同舰船目标的预测位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

将每个先验样本进行中心移位，以使每个先验样本的中心重叠实现移位配准，获得每个移位配准后的先验样本；

对每个移位配准后的先验样本进行图像求和操作，获得求和之后的先验样本；

使用平均样本计算公式，对所述求和之后的先验样本进行计算，得到平均样本图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述平均样本计算公式表示为：

其中，x_m是平均样本图像，N表示先验样本总数，x_i表示第i个每个移位配准后的先验样本。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

求取平均样本图像中每个像素值对应的像素点个数平布；

依据像素值从大到小的原则，选择每个像素值对应的像素点个数求和，当求和结果与所有像素值对应的像素点个数之和的比值为第一比例时，将第一比例时选择的每个像素值对应的像素点保留，将其他像素点的像素值置零，获得第一图像；

依据像素值从大到小的原则，选择每个像素值对应的像素点个数求和，当求和结果与所有像素值对应的像素点个数之和的比值为第二比例时，将第二比例时选择的每个像素值对应的像素点保留，将其他像素点的像素值置零，获得第二图像；

将第一图像以及第二图像使用预设的公式进行结合，获得三维张量；

将该所述三维张量作为舰船目标模版张量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述舰船模板滤波器的相关参数表示为：

其中，x_m是平均样本图像，是构成循环矩阵X的向量傅里叶变换后的共轭，由x_m傅里叶变换得到，^符号表示傅里叶变换后的向量，⊙表示点乘，为核函数，λ表示脊回归公式中的正则项参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤7包括：

将粗检测结果分别与舰船模板滤波器使用相关操作公式进行相关操作，并对相关操作结果取相关操作最大值；

所述相关操作公式表示为：

其中，表示模板张量与待筛选的舰船目标。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述筛选阈值表示为：

其中，N为先验样本，z_i表示每一个SAR图像的粗检测结果中的舰船目标。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤10包括：

使用第一帧SAR图像中每个舰船目标对应的kalman跟踪器，预测第二帧SAR图像中相同舰船目标的预测位置；

其中，所述预测位置用预测框标注出；

针对第二帧SAR图像中每个舰船目标，将该舰船目标的预测框与每个舰船目标的检测框进行SIFT特征匹配，匹配成功，将预测框标注的预测位置确定为舰船目标的真实位置；如果匹配不成功，则并确定该舰船目标对应的kalman跟踪器连续匹配不成功的次数，并依据该次数删除该舰船目标对应的kalman跟踪器；并根据第二帧SAR图像的检测框标注的该舰船目标的位置建立该舰船目标的待定kalman跟踪器，如果超过次数阈值，则将待定kalman跟踪器确定为该舰船目标的kalman跟踪器；

针对第N帧SAR图像中每个舰船目标，将该舰船目标的预测框与第N帧的每个舰船目标的检测框进行SIFT特征匹配，匹配成功，将预测框标注的预测位置确定为舰船目标的真实位置；如果匹配不成功，则并确定该舰船目标对应的kalman跟踪器连续匹配不成功的次数，并删除该舰船目标对应的kalman跟踪器；并根据第帧SAR图像的检测框标注的该舰船目标的位置建立该舰船目标的待定kalman跟踪器，如果超过次数阈值，则将待定kalman跟踪器确定为该舰船目标的kalman跟踪器；

使用第N帧SAR图像中每个舰船目标的kalman跟踪器预测第N+1帧SAR图像中每个舰船目标的预测位置。