合成孔径雷达图像海岸线检测方法研究

摘要

利用自动检测算法对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像进行海岸线检测,对于用计算机来描述沿海区域、自动导航、地图绘制等工作起着重要的作用.近年来,对SAR图像海岸线以及图像中物体边界检测的方法有很多,如:活动轮廓法、边界追踪算法、水平截集(Level Set)算法,Markovian分割法、Mumford-Shah函数法和平均密度法等.在这些方法中,水平截集算法在检测速度和检测效果的综合评价上高于其他算法,因而在研究和应用两方面倍受关注.然而水平截集算法在SAR图像海岸线检测方面,存在检测速度慢的缺点,限制了它在工程应用中的实用性.为了发展更实用的SAR图像海岸线检测方法,论文先分析了各种现有方法的优缺点.然后分析水平截集算法中使轮廓线运动速度比较慢的原因,根据水平截集法的特点,提出粗精检测结合的水平截集算法.即:先在低分辨率图像中粗略检测,得到贴近真实海岸线的轮廓线,然后再在高分辨率图像上根据从低分辨率图像映射而来的轮廓线继续用水平截集算法进行检测.分析水平截集算法中控制轮廓线运动的迭代函数式的特点,提出动态改变运动步长的水平截集算法.该算法使轮廓线在距离真实边界较远时,加快运动的速度,而当轮廓线距离真实边界较近时,则放慢运动的速度进行精细检测,以达到合理的检测精度.利用多种图像对两种改进方法进行实验,比较检测结果,并与原水平截集算法的检测时间加以对比.比较两种改进方法在检测速度和检测效果上的不同,分析讨论它们各自的发展空间.该文提出的方法,提高了水平截集算法对SAR图像海岸线检测的速度,从而实现了SAR图像海岸线检测算法的工程应用.

目录

文摘

英文文摘

研究成果声明和关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

1.1海岸线检测研究的目的和意义

1.2相关领域已有的研究成果

1.3论文研究内容

1.4本文内容安排

第二章边缘检测方法综述

2.1边界追踪算法

2.1.1图像预处理

2.1.2边界检测过程

2.1.3性能分析

2.2 Markovian分割法

2.2.1基本原理

2.2.2性能分析

2.3活动轮廓法

2.3.1基本的活动轮廓法

2.3.2快速活动轮廓算法

2.3.3分段的活动轮廓法

2.3.4活动轮廓法的其他应用

2.3.5性能分析

2.4水平截集算法

2.4.1基本原理

2.4.2对水平截集法的改进

2.4.3性能分析

2.5 Mumford-Shah方法

2.5.1基本原理

2.5.2性能分析

2.6平均密度法

2.6.1基本原理

2.6.2性能分析

2.7各种方法比较

第三章基于粗精检测结合水平截集算法的SAR图像海岸线检测

3.1算法描述

3.1.1算法改进思路

3.1.2算法步骤

3.2实验

3.2.1简单图像边界检测实验

3.2.2简单海岸线图像检测实验

3.2.3较复杂海岸线图像检测实验

3.2.4多船只图像海岸线检测实验

3.2.5多岛屿图像海岸线检测实验

3.2.6实验结果分析

3.3小结

第四章基于动态改变运动步长水平截集算法的SAR图像海岸线检测

4.1算法描述

4.1.1算法改进思路

4.1.2算法步骤

4.2实验

4.2.1简单图像边界检测实验

4.2.2简单海岸线图像检测实验

4.2.3较复杂海岸线图像检测实验

4.2.4多船只图像海岸线检测实验

4.2.5多岛屿图像海岸线检测实验

4.2.6实验结果分析

4.3小结

4.4两种改进的水平截集算法比较

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

致谢