基于区域提取的双参数恒虚警检测方法_3

文档序号:9598442阅读:来源:国知局
且得分值最大的得分所在位置坐标放 入位置集合MSl中,并将该位置以及该位置的四邻域标记为假;
[0091] (4.4c)继续步骤(4. 4b),直到得到K个局部最大值的坐标位置,构成位置集合MSl
表示第j个局部最大 值点在得分图中的位置坐标,1 < j < K且j为整数;
[0092] (4. 5)根据位置集合MSl,提取测试图像J在第i个尺寸化& ><幾_下的K个区域, 构成区域集合
,其中<=0;1^2,心&)表示第1个尺寸下的第」_个区域,
[0093] Vl表示区域左上点的横坐标,
[0094] v2表示区域左上点的纵坐标,
[0095] v3表示区域右下点的横坐标,
[0096] v4表示区域右下点的纵坐标
[0097] 式中,函数ceil (a)表示取不小于a的最小整数;
[0098] (4.6)对得分图{Sl,...Sl...,Sns}中其他尺寸下的得分图按照步骤(4.4)和 (4. 5)在每个有效尺寸下提取K个区域;
[0099] (4. 7)测试图像在ns个有效尺寸下得到的区域集合:
[0100] URiU... U Rns,其中,民表示第i个有效尺寸下提取的区域集合。
[0101] 步骤5,得到候选区域。
[0102] (5. 1)对区域集合R中的每个区域,用该区域内80%的最强像素值的均值Μ表示 该区域;
[0103] (5. 2)用每个区域外3个像素宽度的空心框内的像素值计算背景杂波的均值和 标准差4 ,计算公式如下:
[0105] 式中,Ω。表示杂波区域,N。表示杂波区域像素个数;
[0106] (5. 3)计算每个区域的局部检测阈值Th,77; = /z, + 〇;.*人".,其中KCFAR根据设置的 虚警概率Pr计算得到,计算公式为:KeFAR= Φ 1 (Ι-Pr),其中Φ ( ·)是标准正态分布函数, Φ穴·)是标准正态分布函数的反函数;
[0107] (5. 4)将每个区域的均值Μ与该区域的局部检测阈值Th相比较,如果Th > Μ,则 保留该区域,否则,删除该区域,最终得到的区域构成候选区域集W。
[0108] 步骤6,去除重叠候选区域,得到检测结果。
[0109] (6. 1)将候选区域集R'中所有区域按其均值Μ从大到小排列,得到排列后的候选 区域集R/ ;
[0110] (6.2)计算排列候选区域集R/中的第一个区域与其他区域的覆盖率,从排列候 选区域集R/中去除覆盖率大于等于0.01的区域,并将该R/中第一个区域放入区域集合 R/中;
[0111] (6.3)更新排列候选区域集R/ =R/ -R/,并返回步骤(6.2)中,直到排列候 选区域集R/为空,最终得到的区域集合R/即为检测结果。
[0112] 本发明的效果可以通过以下实验进一步说明:
[0113] 1.实验条件
[0114] 实验运行平台:MATLAB R2012a, Visual Studio 2012, Intel (R) Core (TM)i5-4590 CPU03. 30GHZ, Windows7 旗舰版。
[0115] 实验所用数据是RADARSAT-2数据库中全极化和单极化的数据,图2所示的训练集 和图3所示的测试集是在RADARSAT-2数据中截取出来的。训练集和测试集中矩形框标记 的是图像中目标的目标框。数据集中的目标都是舰船,舰船的尺寸不一,以像素点个数作为 单位,其中目标最大尺寸宽为96,高为16,目标最小尺寸宽为12,高为8。
[0116] 实验中,本发明检测方法的参数设置:每个尺寸下区域的个数K = 150,虚警率Pr =1〇2,初始图像尺寸集合S= {(IXHi),···(WiXHi)···,(W36XH36)},其中^氏分别是第 1个图像尺寸的宽和高,1 < 1 < 36且1为整数;这些尺寸以基数为2,幂次从min T = 3到 max T = 8 依次增加 ,BP A,氏 e {8, 16, 32, 64, 128, 256}
[0117] 实验中,双参数CFAR检测方法的参数设置:虚警率Pr = 10 6,下次样次数r = 2, 保护窗半长mG = 27,背景窗半长mB = 30。最小目标区域面积S_= 4,最大目标区域面 积Smax= 300,目标取大长度Len = 25,切片大小Q = 100。
[0118] 2.实验内容:
[0119] 实验1,用本发明方法先对图2所示的训练集进行训练,然后对图3中的测试集进 行目标检测,结果如图4所示;
[0120] 实验2,用传统的双参数CFAR检测方法对图3中的测试图像进行目标检测,双参数 CFAR检测的具体操作参照2013年西安电子科技大学李礼的硕士毕业论文《SAR目标检测与 鉴别算法研究及软件设计》中的第二章"SAR目标检测方法研究",检测结果如图5所示,其 中,图5 (a)是对图3 (a)的检测结果,图5(b)是对图3(b)的检测结果,图5(c)是对图3(c) 的检测结果。
[0121] 实验1与实验2的检测结果如表1 :
[0122] 表1本发明方法和双参数CFAR对测试图像检测情况对比
[0124] 3.实验结果分析
[0125] 由表1可以看出,针对实验所用的SAR图像数据,本发明应用基于区域提取的双参 数恒虚警检测方法进行了目标检测,表明本发明的检测方法具有良好的性能。表1中测试 图像用传统的双参数CFAR检测时,由于参数设置不合理,出现了目标的漏检,从表1中对图 3(a)和图3(b)测试图像的检测结果可以看出,目标个数大于漏检个数与检测目标区域个 数之和;
[0126] 从表1中还可以看出,本发明方法检测测试图像所用时间约为传统的双参数CFAR 检测所用时间的1/3,由于本发明方法在训练阶段和得到测试图像的区域所用时间很短,故 本发明在一定程度上提高了检测效率。
[0127] 对比图3和检测结果图5也可以看出,三幅测试图像都出现了目标的漏检,从图 5(a)和图5(b)可以看出有两个目标出现在一个检测区域中,主要是由于目标相距较近,参 数设置不合理导致的。可见,本发明相比于传统的双参数CFAR检测方法来说,不仅可以保 证较高的检测率,同时不会出现多个目标在一个检测区域的情况。对比图4和图5可以看 出,本发明的SAR图像目标检测方法具有检测概率高的优点,同时检测结果是大小不一的 区域,能针对尺寸大小不一的目标。
[0128] 综上,本发明的SAR图像目标检测方法具有算法执行速度快、检测概率高的优点, 是一种快速并且有效的检测方法,并且对不同尺寸的目标具有适应性,具有良好的应用前 景。
【主权项】
1. 基于区域提取的双参数恒虚警检测方法,包括如下步骤: (1) 在带有标记的训练集Tr中,提取正样本集P和负样本集N ; (2) 将得到的正负样本集中的正负样本下采样到固定尺寸8X8,对下采样后的每个样 本提取规范梯度特征g',用所有下采样样本的规范梯度特征构成规范梯度特征集G,训练 线性分类器SVM,得到一个8 X 8的模板W ; (3) 构建有效尺寸集合AS : (3a)初始36个不同的图像尺寸,构成集合},其中,W1,氏分别是第1个图像尺寸的宽和高,1彡1彡36且1为整数;这些尺寸以基数 为 2,幂次从 minT = 3 到 maxT = 8 依次增加,即 W1, H1 e {8, 16, 32, 64, 128, 256}; (3b)根据步骤(1)中得到的正样本集P和步骤(3a)初始化的尺寸集合S,得到有效尺 寸集合1彡As1S 36对应集合S中第As i 个元素,I < i < ns且i为整数,ns表示有效尺寸的个数; (4) 提取测试图像J在有效尺寸集下的区域: (4a)根据有效尺寸集合AS中的尺寸,对测试图像J下采样,得到不同尺寸下的下采样 图,并提取下采样图的规范化梯度特征图,构成规范梯度特征图集(F1,... F1. ..,FnJ,其中 F1为第i个有效尺寸下规范化梯度特征图,I < i < ns且i为整数; (4b)用步骤(2)中得到
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