后的图像Η1进行阈值初分割， 得到初分割后的图像Β。
[0055] (5. 1)取中值滤波后的图像Η1中背景和目标两部分的类间方差最大时所对应的 灰度值为最佳阈值；
[0056] (5. 2)将中值滤波后的图像Η1中灰度值比最佳阈值大的像素的灰度值设置为1， 即陆地区域的灰度值为1 ;
[0057] (5.3)将中值滤波后的图像Η1中比最佳阈值小的像素的灰度值设置为0,即海洋 区域的灰度值为〇,得到初分割后的图像Β。
[0058] 初分割后的图像Β中，海洋区域含有大型目标或岛礁等孤立点需要被去除，陆地 区域中有很多的孔洞需要填充。
[0059] 步骤6,对初分割后的图像Β进行形态学滤波，得到最终的杂波场景分割结果Ζ。
[0060] (6. 1)在初分割后的图像Β中，找出海洋区域中需要被去除的大型目标或岛礁等 孤立点，找出陆地区域中需要填充的孔洞；
[0061] (6. 2)设置形态学滤波中的结构元素为3X4的矩形结构元素；
[0062] (6.3)对初分割后的图像Β进行形态学滤波中的开运算，将海洋区域中比结构元 素小的毛刺、孤立点去除；
[0063] (6. 4)对开运算后的图像进行形态学滤波中的闭运算，将陆地区域中比结构元素 小的孔洞填充，得到最终的海陆杂波场景分割结果Ζ。
[0064] 基于步骤1到步骤6,实现了基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割。
[0065] 下面结合仿真实验对本发明的效果做进一步说明。
[0066] 1.仿真参数
[0067] 仿真实验中采用的数据是岸基雷达获取的两组灵山岛的S波段的实测海杂波数 据，每组数据包含71个距离单元，198个波位，每个波位有100个脉冲数。第一组数据为 2013年12月7日上午9点采集的数据：201312070900.mat，第二组数据为2013年12月7 日上午10点39分采集的数据：201312071039.mat。
[0068] 2.仿真实验内容
[0069] 仿真实验中分别采用本发明方法和基于相位线性度测度的海陆杂波场景分割方 法得到灵山岛两组数据的海陆分割结果，通过分割结果图比较两种分割方法的分割质量。
[0070] 仿真实验1，对第一组数据201312070900.mat，分别采用本发明方法和基于相位 线性度测度的海陆杂波场景分割方法得到灵山岛的海陆分割结果，两种方法的结果对比如 图2所示，图2中两幅子图的横轴均表示波位维，纵轴均表示距离维，白色表示陆地，黑色表 示海洋，其中：
[0071] 图2(a)表示采用本发明得到的海陆杂波场景分割结果；
[0072] 图2(b)表示采用基于相位线性度测度的海陆杂波场景分割方法得到的分割结 果。
[0073] 从图2中可以看出，采用本发明方法得到的分割结果明显优于现有方法得到的分 割结果。
[0074] 仿真实验2,对第二组数据201312071039.mat，分别采用本发明方法和基于相位 线性度测度的海陆杂波场景分割方法得到灵山岛的海陆分割结果，两种方法的结果对比如 图3所示，图3中两幅子图的横轴均表示波位维，纵轴均表示距离维，白色表示陆地，黑色表 示海洋，其中：
[0075] 图3 (c)表示采用本发明得到的海陆杂波场景分割结果；
[0076] 图3(d)表示采用基于相位线性度测度的海陆杂波场景分割方法得到的分割结 果；
[0077] 从图3中可以看出，采用本发明方法得到的分割结果明显优于现有方法得到的分 割结果。
[0078] 综上所述，本发明提出的基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，可以提 高岸基雷达条件下，海陆杂波场景分割的质量，并且计算速度快，能够满足实际雷达系统的 实时处理要求，有利于后续的海杂波背景下目标检测性能的提高。
【主权项】
1. 一种基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，其特征在于，包括： (1) 利用雷达发射机发射脉冲信号，利用雷达接收机接收经过海面散射形成的回波数 据，该回波数据的每个分辨单元中的回波序列为X : X - [Xi, X2, · · ·，Xi, · · ·，Xn]， 其中X1表示第i个回波数据，N表示脉冲数； (2) 利用回波数据中每个分辨单元中的回波序列X计算每个分辨单元中的直流分量 比，得到所有分辨单元的直流分量比矩阵W : 2a)计算回波数据中每个分辨单元的回波序列X的直流分量s]k:其中卜12表示模平方，j表示距离维，k表示波位维，M表示距离总数，L表示波位总 数； 2b)计算回波数据中每个分辨单元的回波序列X的总能量e]k:2c)计算每个分辨单元的直流分量s]k和总能量e ]k的比值，得到每个分辨单元的直流 分量比wjk:2d)利用每个分辨单元的直流分量比w]k，得到所有分辨单元的直流分量比矩阵W :(3) 将直流分量比矩阵W转化为灰度图像H ; (4) 对灰度图像H进行中值滤波，得到中值滤波后的图像Hl ; (5) 利用最大类间方差阈值分割法对中值滤波后的图像Hl进行阈值初分割，得到初分 割后的图像B ; (6) 对初分割后的图像B进行形态学滤波，得到最终的杂波场景分割结果Z。2. 如权利要求1所述的基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，其特征在于， 步骤（1)中的回波数据是一个包括脉冲维，距离维和波位维的三维矩阵，每个距离维和波 位维构成一个分辨单元。3. 如权利要求1所述的基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，其特征在于， 步骤（4)中对灰度图像H进行中值滤波，得到中值滤波后的图像H1，按如下步骤进行： 4a)将中值滤波的窗口设置为3X3的方形窗口； 4b)对灰度图像H中所有3X3的方形窗口内的所有像素灰度值进行排序； 4c)取排序结果的中间值作为3X 3的方形窗口中心点处像素的灰度值，得到中值滤波 后的图像Hl。4. 如权利要求1所述的基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，其特征在于， 步骤（5)中利用最大类间方差阈值分割法对中值滤波后的图像Hl进行阈值初分割，是取图 像中背景和目标两部分的类间方差最大时所对应的灰度值作为最佳阈值，并将图像中灰度 值比最佳阈值大的像素的灰度值设置为1，即陆地区域的灰度值为1，将比最佳阈值小的像 素的灰度值设置为〇,即海洋区域的灰度值为〇,得到初分割后的图像B。5. 如权利要求1所述的基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，其特征在于， 步骤（6)中对初分割后的图像B进行形态学滤波，按如下步骤进行： (6. 1)在初分割后的图像B中，找出海洋区域中需要被去除的大型目标或岛礁等孤立 点，找出陆地区域中需要填充的孔洞； (6. 2)设置形态学滤波中的结构元素为3X4的矩形结构元素； (6.3)对初分割后的图像B进行形态学滤波中的开运算，将海洋区域中比结构元素小 的毛刺、孤立点去除； (6. 4)对开运算后的图像进行形态学滤波中的闭运算，将陆地区域中比结构元素小的 孔洞填充，得到最终的海陆杂波场景分割结果Z。
【专利摘要】本发明公开了基于直流分量比测度的海陆杂波场景分割方法，主要解决现有技术分割质量差的问题，其技术方案是：1.利用雷达发射机发射脉冲信号，雷达接收机接收回波数据，回波数据的每个分辨单元中的回波序列为X；2.利用X计算每个分辨单元中的直流分量比，得到所有分辨单元的直流分量比矩阵W；3.将W转化为灰度图像H，并对其进行中值滤波；4.利用最大类间方差阈值分割法对中值滤波后的图像H1进行阈值初分割，得到初分割后的图像B；5.对初分割后的图像B进行形态学滤波，得到最终的杂波场景分割结果Z。本发明提高了海陆杂波场景分割的质量，满足实时的场景分割要求，可用于岸基雷达条件下的海陆杂波场景分割。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105427301
【申请号】CN201510789304
【发明人】水鹏朗, 蒋晓薇, 许述文
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月17日