超寬頻SAR道路提取技術研究

《超寬頻SAR道路提取技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由常文革擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超寬頻SAR道路提取技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：常文革
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

超寬頻SAR道路提取技術具有重要的軍事、民事套用前景。超寬頻SAR圖像與高波段SAR圖像所反映出的道路特徵存在較大差異，高波段SAR道路提取技術不能直接照搬套用。因此超寬頻SAR道路提起技術研究具有重要的套用價值和理論意義。.本項目在高波段SAR道路提取技術研究的基礎上，結合超寬頻 SAR道路的特點，開展項目研究工作。線上特徵提取研究方面，採用圖像分割與邊緣檢測融合技術，基於多方向模板算法，並結合方向形態學運算，開展超寬頻SAR線特徵提取研究；在特徵子集建立與最佳化研究方面，從超寬頻SAR圖像的視覺特徵、統計特徵和數學變換特徵等三個方面建立道路特徵子集，採用支持向量機等優良的特徵選擇算法，最佳化超寬頻SAR道路特徵子集，並通過分析大量實測超寬頻SAR圖像，研究道路特徵子集的穩健性。.在系統研究超寬頻SAR道路檢測技術的基礎上，本項目將形成超寬頻SAR道路檢測處理軟體，為超寬頻SAR實際套用

結題摘要

VHF/UHF頻段的超寬頻合成孔徑雷達（超寬頻SAR）能夠穿透葉簇對隱蔽目標進行高分辨成像，尤其可探測樹林中的道路，實現道路的完整提取，具有重要的軍事、民事套用前景。超寬頻SAR圖像與高波段SAR圖像反映出的道路特徵存在較大差異，高波段SAR道路提取技術不能直接照搬套用。在已有研究的基礎上，本項目採用圖像預處理、道路邊緣檢測、線基元提取、線基元連線等四個步驟，並結合超寬頻 SAR特點，選擇道路的不同特徵，在每一個步驟中提出了適於超寬頻SAR的算法，最終實現了超寬頻SAR道路線特徵提取，完成了超寬頻SAR道路提取軟體設計。通過實測圖像測試，驗證了超寬頻SAR道路提取技術的有效性。本項目研究主要內容和取得的成果可以概括如下幾個方面：1. 採用高斯、對數常態分配、Gamma分布和瑞利分布等四種雜波模型，分析了超寬頻SAR圖像不同區域的雜波分布。開展了經典圖像增強方法對超寬頻SAR圖像的適應性研究。基於道路灰度特徵，結合分段線性變換和直方圖均衡化方法，實現了圖像增強。通過實測圖像驗證，並以對比度和干涉比兩項指標予以評價，驗證了所提算法的有效性。2. 對七種經典道路邊緣檢測方法進行了理論分析，研究了其針對超寬頻SAR圖像存在的優點和不足。在此基礎上，基於道路的灰度特徵、幾何特徵和區域相位一致性特徵，提出了區域相位一致性和形態學模板相結合的道路邊緣提取算法。通過超寬頻SAR圖像的測試驗證，並以完整度和準確度進行評價，表明所提算法具有良好的邊緣檢測效果。3. 為減少邊緣線基元虛警，提出了基於道路幾何特徵的邊緣檢測結果篩選方法。並根據道路的幾何分布特性，提出了幾何主軸和Hough變換相結合的細化方法，有效抑制了細化過程中的毛刺，實現了線基元提取。通過“細化完整度”和“毛刺控制度”對實測圖像處理結果的評價，效果良好。4. 針對超寬頻SAR圖像線基元分布零散、結構較小等問題，提出了基於線基元分級的改進層次記號編組方法，有效保留了道路線基元和有效剔除了虛警線基元，實現了道路線基元的連線。對實測圖像處理結果表明，所提算法能有效提取出最可能屬於道路的線基元，並將零散的線基元連線成連續的道路線段。5. 通過道路像素計算道路實際寬度，實現了對道路等級類別的初步識別。在此基礎上，設計實現了超寬頻SAR道路提取軟體。