[发明专利]基于分割组合的SAR图像自适应恒虚警率目标检测方法

摘要

本发明公开了一种基于分割组合的SAR图像自适应恒虚警率目标检测方法，属于合成孔径雷达技术领域。将参考窗分成四个子窗，提取四个子窗的均匀度统计量并判别子窗是否均匀。根据非均匀的个数采取相应的子窗组合策略得到用来估计背景杂波模型的参数，然后利用虚警概率以及杂波模型之间的关系得到检测阈值。将当前检测单元的像素值与检测阈值比较，判断目标是否存在，采用流水式检测整幅待测SAR图像，对检测完的SAR图像进行目标融合操作。本方案计算量小，操作简单，解决了现有技术在高分辨大场景下环境复杂多变多目标邻近时检测概率低、虚警率高等问题，使得检测效果明显提高，在各种较复杂检测环境下均能保持较好检测性能。

主权项

一种基于分割组合的SAR图像自适应恒虚警率目标检测方法，包含如下步骤：步骤1：从合成孔径雷达系统中获取到一幅待检测SAR图像，该图像是n行，m列的；步骤2：从该图像的第(h/2+1)行第(h/2+1)列的像素开始对待检测SAR图像的像素进行检测；以该像素作为当前的检测单元，将以此检测单元为中心且尺寸是h×h的方形窗作为背景窗，h为预设的背景窗宽度；将以此像素为中心且尺寸是(h‑2r)×(h‑2r)的方形窗作为保护窗；取出背景窗的数据之后再从背景窗的数据中去掉保护窗的数据，得到一个空心的参考单元窗；其中h‑2r的值与潜在待检测目标的尺寸相关，r的值与子窗内用来估计的单元数有关；步骤3：将得到的空心参考单元窗从对角线方向分割成四个子窗，并且提取这四个子窗的均匀度统计量，用于反映各子窗内的功率水平以及均匀性特征；步骤4：根据这四个均匀度统计量判别这四个子窗是否均匀；然后根据四个子窗中被判为非均匀子窗的个数，采取相应的子窗组合方法，并且根据所采取的子窗组合估计出背景杂波模型的参数；具体方法如下：步骤4a：首先将从四个子窗中提取到各子窗的均匀度统计量，分别与一个预设的均匀度阈值KVI进行比较，如果均匀度统计量大于该阈值KVI，则将该子窗判为非均匀子窗；否则判为均匀子窗；步骤4b：根据四个子窗中被判为非均匀子窗的个数M，分别采取如下子窗组合方法：情况1：如果M＝0，那么这四个子窗都被采用，联合作为子窗组合；情况2：如果M＝1，那么将其中那三个均匀子窗联合作为子窗组合；情况3：如果M＝2，就要再判断其中这两个非均匀子窗是否相邻，如果相邻就选择另外两个均匀子窗作为子窗组合；如果不相邻而是相对的位置，就要再进一步判断两个均匀子窗的杂波功率水平是否在同一水平，若是，则选定这两个均匀子窗作为子窗组合，否则还要进一步判断当前检测单元是存在于高杂波环境还是低杂波环境，如果判为在高杂波环境，就采用高杂波的均匀子窗作为唯一的子窗组合，如果判为在低杂波环境，就采用低杂波的均匀子窗作为唯一的子窗组合；情况4：如果M＝3，将唯一的均匀子窗作为子窗组合；情况5：如果M＝4，即四个子窗都不均匀，此时采用这四个子窗作为子窗组合；步骤4c：如果是情况1～4中采取的子窗组合，那么就对子窗组合内的像素进行统计得到均值和方差，从而对背景杂波模型的参数进行估计；如果是情况5，则将全部四个子窗内的像素按照像素大小进行排序，用排序后的设定的特殊位置的值作为对杂波均值的估计和方差的估计；然后以此对背景杂波模型参数进行估计；步骤5：获取背景杂波模型的参数后，利用预设的虚警概率Pfa和杂波模型之间的关系得到最终的检测阈值T；步骤6：将当前的检测单元像素值与检测阈值T进行比较，如果检测单元像素值大于检测阈值T，则认为有目标存在，如果检测单元像素值小于检测阈值T，则认为没有目标存在，并进行标记；步骤7：水平移至待检测SAR图像的下一个像素，以该像素作为当前的检测单元，将以此检测单元为中心且尺寸是h×h的方形窗作为背景窗，h为预设的背景窗宽度，并以此像素为中心且尺寸是(h‑2r)×(h‑2r)的方形窗作为保护窗；取出背景窗的数据之后再从背景窗的数据中去掉保护窗的数据，得到一个空心的参考单元窗，然后重复步骤3到步骤6；采用流水式检测直到整幅待测SAR图像中的检测单元都被检测完；步骤8：对检测完的SAR图像进行目标融合操作。