高分辨率SAR圖像目標(biāo)識(shí)別

前言

　　合成孔徑雷達(dá)（SAR）從其誕生伊始便是為了滿足軍事上的需求，20世紀(jì)60年代，隨著SAR技術(shù)的公開，其在對(duì)地觀測(cè)中的作用開始逐漸顯露。1978年美國(guó)Seasat衛(wèi)星發(fā)射升空，揭開了星載SAR時(shí)代的序幕。80年代航天飛機(jī)成像雷達(dá)的兩次飛行試驗(yàn)（SIR-A，SIR-B）以及美國(guó)和歐洲等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)載SAR系統(tǒng)的發(fā)展，奠定了雷達(dá)遙感發(fā)展的基礎(chǔ)。90年代，歐洲ERS-1／2、日本JERS-1、俄羅斯ALMAZ、加拿大Radarsat-1等一系列雷達(dá)衛(wèi)星的相繼升空，以及SIR-c／x-SAR的兩次飛行試驗(yàn)，標(biāo)志著雷達(dá)遙感的蓬勃發(fā)展?！　∵M(jìn)入21世紀(jì)，雷達(dá)遙感繼續(xù)保持蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，繼美國(guó)SRTM任務(wù)、歐洲Emrisat和日本ALOS雷達(dá)衛(wèi)星之后，2007年意大利1m分辨率的cOsMO-SkyMed、德國(guó)1m分辨率的TerraSAR-x和加拿大1m分辨率的Radarsat-2先后升空，開啟了高分辨率星載SAR時(shí)代。我國(guó)也即將發(fā)射環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星的雷達(dá)衛(wèi)星（HJ-1c）。與此同時(shí)，SAR理論和技術(shù)的創(chuàng)新層出不窮，機(jī)載SAR系統(tǒng)分辨率逼近厘米級(jí)極限，極化干涉SAR、雙站與多站SAR、層析SAR、圓跡SAR等新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。　　大量全新的SAR數(shù)據(jù)，帶來(lái)了SAR信息提取和應(yīng)用的新挑戰(zhàn)，這些SAR數(shù)據(jù)不僅與常見的光學(xué)圖像表現(xiàn)特征不同，其所包含的信息也不相同，傳統(tǒng)的信息提取方法應(yīng)用于SAR圖像時(shí)便顯現(xiàn)出其局限性。目標(biāo)識(shí)別作為SAR圖像處理和信息提取的關(guān)鍵技術(shù)，不僅被應(yīng)用于軍事偵察，在海洋環(huán)境、海事、漁業(yè)、減災(zāi)等領(lǐng)域也有重要應(yīng)用價(jià)值。SAR圖像的目標(biāo)識(shí)別，是隨著SAR系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，國(guó)外在該領(lǐng)域已有許多研究成果，一些工程化軟件系統(tǒng)也在一些國(guó)家的相關(guān)部門投入運(yùn)行使用。近年來(lái)，在我國(guó)也有許多單位開始從事SAR圖像目標(biāo)識(shí)別的研究工作，并有許多研究成果和目標(biāo)探測(cè)方面的專著，但是還沒有看到系統(tǒng)介紹SAR圖像預(yù)處理、SAR目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)識(shí)別以及軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的專著。本書試圖對(duì)近年來(lái)作者在該領(lǐng)域的最新研究成果做一階段性總結(jié)，以供相關(guān)領(lǐng)域的科研人員閱讀參考。　　本書的主要內(nèi)容如下：第1章，主要介紹SAR圖像目標(biāo)識(shí)別的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r；第2章，針對(duì)SAR圖像目標(biāo)識(shí)別的預(yù)處理，重點(diǎn)介紹SAR圖像的濾波處理、目標(biāo)增強(qiáng)、幾何校正和圖像配準(zhǔn)；第3章，介紹基于統(tǒng)計(jì)模型的目標(biāo)檢測(cè)和基于地理空間信息的目標(biāo)檢測(cè)方法，并針對(duì)陸地環(huán)境和海洋環(huán)境，分別介紹SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)算法；第4章，介紹SAR目標(biāo)特征提取方法，重點(diǎn)介紹目標(biāo)峰值特征、目標(biāo)陰影特征、目標(biāo)小波低頻特征以及目標(biāo)的屬性散射中心特征提取算法；第5章，介紹sAR目標(biāo)識(shí)別的幾種實(shí)現(xiàn)方法；第6章，以作者開發(fā)的SAR圖像船舶檢測(cè)與分析系統(tǒng)為例，介紹基于空間信息系統(tǒng)的SAR圖像目標(biāo)識(shí)別軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹合成孔徑雷達(dá)（SAR）圖像目標(biāo)識(shí)別的概念、方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。首先介紹SAR圖像目標(biāo)識(shí)別的特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r；接著以SAP圖像目標(biāo)識(shí)別的實(shí)現(xiàn)為主線，介紹SAR圖像預(yù)處理、SAR目標(biāo)檢測(cè)與辨識(shí)、SAR目標(biāo)特征提取和SAR目標(biāo)識(shí)別；最后以實(shí)際開發(fā)的軟件系統(tǒng)為例，介紹基于空間信息系統(tǒng)的SAR圖像目標(biāo)識(shí)別軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。    本書是作者近年來(lái)在SAR圖像目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域的研究成果總結(jié)，內(nèi)容系統(tǒng)、詳盡，可供從事遙感、測(cè)繪、海洋、海事、交通、漁業(yè)、災(zāi)害等學(xué)科領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員參考使用，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和研究參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論  1.1 SAR圖像目標(biāo)識(shí)別背景    1.1.1 SAR傳感器的發(fā)展    1.1.2 SAR圖像解譯標(biāo)準(zhǔn)  1.2 SAR圖像目標(biāo)識(shí)別研究熱點(diǎn)    1.2.1 SAR圖像特點(diǎn)    1.2.2 SAR圖像目標(biāo)識(shí)別  1.3 目標(biāo)識(shí)別技術(shù)流程與框架    1.3.1 國(guó)內(nèi)外目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)研究現(xiàn)狀    1.3.2 識(shí)別系統(tǒng)框架與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀  1.4 本書的主要內(nèi)容  參考文獻(xiàn)第2章 SAR圖像預(yù)處理技術(shù)  2.1 SAR圖像斑噪抑制    2.1.1 基于統(tǒng)計(jì)模型的斑噪抑制    2.1.2 基于偏微分方程的斑噪抑制    2.1.3 小波軟閾值斑噪抑制    2.1.4 斑噪抑制的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)  2.2 目標(biāo)增強(qiáng)技術(shù)    2.2.1 基于引力場(chǎng)的目標(biāo)增強(qiáng)技術(shù)    2.2.2 基于正則化的目標(biāo)增強(qiáng)技術(shù)  2.3 幾何糾正    2.3.1 多項(xiàng)式糾正方法    2.3.2 共線方程方法    2.3.3 R-D模型方法    2.3.4 基于DEM的模擬方法  2.4 圖像配準(zhǔn)    2.4.1 方法與流程    2.4.2 實(shí)驗(yàn)與分析  參考文獻(xiàn)第3章 SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)  3.1 基于統(tǒng)計(jì)模型的檢測(cè)技術(shù)    3.1.1 SAR圖像雜波建模與參數(shù)估計(jì)    3.1.2 基于統(tǒng)計(jì)模型的CFAR檢測(cè)技術(shù)  3.2 基于GIS信息庫(kù)的目標(biāo)檢測(cè)    3.2.1 地理信息庫(kù)    3.2.2 SAR圖像與地理信息庫(kù)的關(guān)聯(lián)    3.2.3 地理信息庫(kù)支持下的橋梁識(shí)別實(shí)例  3.3 陸地背景下SAR圖像飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)    3.3.1 小波多尺度目標(biāo)檢測(cè)方法    3.3.2 目標(biāo)辨識(shí)方法    3.3.3 檢測(cè)策略    3.3.4 實(shí)驗(yàn)與分析  3.4 海洋背景下SAR圖像艦船目標(biāo)檢測(cè)    3.4.1 海陸分割技術(shù)    3.4.2 自適應(yīng)均質(zhì)區(qū)域分割技術(shù)    3.4.3 目標(biāo)預(yù)分割技術(shù)    3.4.4 目標(biāo)辨識(shí)技術(shù)    3.4.5 實(shí)驗(yàn)與分析  參考文獻(xiàn)第4章 特征提取技術(shù)  4.1 目標(biāo)峰值特征提取與分析    4.1.1 目標(biāo)峰值特征提取    4.1.2 目標(biāo)峰值特征穩(wěn)定性分析  4.2 陰影特征提取與分析    4.2.1 目標(biāo)切片特性分析    4.2.2 陰影區(qū)提取方法      4.2.3 陰影特征表示與存儲(chǔ)  4.3 目標(biāo)小波低頻特征提取與分析    4.3.1 目標(biāo)小波低頻特征提取    4.3.2 目標(biāo)小波低頻特征穩(wěn)定性分析  4.4 屬性散射中心特征提取與分析    4.4.1 目標(biāo)散射模型    4.4.2 改進(jìn)的屬性散射中心特征提取方法    4.4.3 實(shí)驗(yàn)與分析  參考文獻(xiàn)第5章 目標(biāo)識(shí)別技術(shù)  5.1 目標(biāo)方位角估計(jì)技術(shù)    5.1.1 目標(biāo)方位角估計(jì)方法分析    5.1.2 峰值、陰影聯(lián)合估計(jì)方法      5.1.3 實(shí)驗(yàn)與分析　……第6章 基于空間信息的目標(biāo)檢測(cè)與分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)彩圖

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　本章主要圍繞SAR圖像目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的研究課題，介紹當(dāng)前SAR傳感器的發(fā)展及由其成像質(zhì)量決定的目標(biāo)解譯標(biāo)準(zhǔn)。并針對(duì)利用SAR圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別所遇到的主要技術(shù)問(wèn)題，介紹國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的系統(tǒng)框架和技術(shù)途徑。最后，簡(jiǎn)要介紹本書的主要內(nèi)容?！　?.1　SAR圖像目標(biāo)識(shí)別背景　　1.1.1　SAR傳感器的發(fā)展　　從20世紀(jì)50年代合成孔徑雷達(dá)（synthetic aperture radar，SAR）概念的提出到21世紀(jì)初的近50年中，SAR憑借其相對(duì)于光學(xué)傳感器的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)，并迅速地完成了構(gòu)思－實(shí)驗(yàn)室－機(jī)載－星載的發(fā)展歷程?！　∵M(jìn)入21世紀(jì)后，由于20世紀(jì)90年代的ERS-1/2，JERS-1等星載系統(tǒng)相繼或即將停止工作，21世紀(jì)初Envisat-ASAR與ALOS-PALSAR相繼升空運(yùn)行。尤其是2007年，意大利COSMO-SkyMed，加拿大Radarsat-2，德國(guó)TerraSAR-X等米級(jí)高分辨率SAR衛(wèi)星的相繼發(fā)射與成功獲取數(shù)據(jù)，標(biāo)志著星載SAR傳感器進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。我國(guó)的環(huán)境減災(zāi)星座SAR衛(wèi)星也即將發(fā)射。

編輯推薦

　　《高分辨率SAR圖像目標(biāo)識(shí)別》的主要內(nèi)容如下：第1章，主要介紹SAR圖像目標(biāo)識(shí)別的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r；第2章，針對(duì)SAR圖像目標(biāo)識(shí)別的預(yù)處理，重點(diǎn)介紹SAR圖像的濾波處理、目標(biāo)增強(qiáng)、幾何校正和圖像配準(zhǔn)；第3章，介紹基于統(tǒng)計(jì)模型的目標(biāo)檢測(cè)和基于地理空間信息的目標(biāo)檢測(cè)方法，并針對(duì)陸地環(huán)境和海洋環(huán)境，分別介紹SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)算法；第4章，介紹SAR目標(biāo)特征提取方法，重點(diǎn)介紹目標(biāo)峰值特征、目標(biāo)陰影特征、目標(biāo)小波低頻特征以及目標(biāo)的屬性散射中心特征提取算法；第5章，介紹sAR目標(biāo)識(shí)別的幾種實(shí)現(xiàn)方法；第6章，以作者開發(fā)的SAR圖像船舶檢測(cè)與分析系統(tǒng)為例，介紹基于空間信息系統(tǒng)的SAR圖像目標(biāo)識(shí)別軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

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