全息穿透成像雷达的图像特性与目标检测技术研究

摘要

全息穿透成像雷达凭借其方位向成像分辨率高的优势，在对隐蔽小目标的成像探测中发挥着越来越重要的工作。无论是在军事和安全检查，还是在医学和考古等领域，这种高分辨率成像探测的需求越来越多。全息穿透成像雷达一般通过合成孔径扫描或者实孔径阵列天线扫描，获取二维扫描数据，利用录取数据的幅度和相位信息进行成像处理，以二维投影或三维显示的方法，重现目标图像。由于雷达与目标之间存在电磁参数未知、结构复杂的介质，给雷达图像的解译带来了巨大的困难。因此开展全息穿透成像雷达图像特征与检测技术的研究是必要的。研究背景和目标特征是实现目标检测的前提。在对背景特征的研究中，由于介质的疏密程度和电磁特性等都是未知的，因此较难得出理想的解析式，即使得出解析式，也是经过了较大程度的近似，故该方法较难从图像中检测出正确的目标。
　　本文从大量背景介质的图像出发，采用统计的方法，总结出特定介质的特性，将其运用于目标的检测中。本文首先提出了基于背景图像分布模型的目标检测算法，接着为了提高检测率和降低虚警率，又提出了基于背景图像的模型综合评价因子的检测算法，获得了更好的效果。为了降低特征集维数，提高运算速度，采用了顺序浮动前进选择（SFFS）法和Fisher鉴别比(FDR)法对特征进行了筛选。在对目标特征的研究中，采用了简单的基于阈值法对图像进行了分割，提取了均匀介质背景下典型的圆目标的纹理和几何特征。从理论上分析了目标的材质、尺寸和目标相对于雷达的位置对圆目标成像结果的影响，并通过实验进行了验证。由于HSIR关注的常用目标中，圆形目标占了很大一部分，研究并提出了一种 HSIR图像中圆目标检测算法，该算法是基于圆目标HSIR图像峰值、直径和圆对称度三个特征提出的，该算法在实测数据中具有较高的检测率和较低的虚警率。为了提高图像的信杂比，提出了一种抑制介质干扰条纹的算法。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作及内容安排

第二章 HSIR背景图像统计特性研究

2.1引言

2.2基于HSIR图像统计分布模型的特征提取与目标检测

2.3一种利用综合评价因子的目标检测方法

2.4穿透实验结果与分析

2.5本章小结

第三章 HSIR图像圆目标的典型特征研究

3.1引言

3.2基于阈值法的HSIR图像分割

3.3 HSIR图像圆目标典型特征提取与分析

3.4本章小结

第四章 HSIR图像中圆目标的检测

4.1引言

4.2 HSIR图像中圆目标检测算法

4.3 HSIR图像干扰条纹抑制处理

4.4本章小结

第五章 结束语

5.1本文工作总结

5.2未来研究展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果