应用卷积神经网络识别 SAR 图像中的移动目标

学术   军事   2024-12-02 19:00   北京  

在复杂多变的战场环境中,快速准确的定位目标至关重要。合成孔径雷达(SAR),具有全天时、全天候、穿透云层和植被成像的能力,成为了这一任务的关键。随着技术的进步,SAR的应用方向也在不断扩大,包括高分辨率宽幅成像、多基地、轻小型化、智能化等。

然而SAR也面临着一定的技术挑战,如动态目标成像困难等。卷积神经网络,作为一种深度学习模型,在目标识别、图像分类和检测等方面具有巨大优势。有鉴于此,本论文提出了一种利用卷积神经网络(CNN)自动识别SAR图像中移动目标的方法。

本论文共分为五部分,第一部分为引言部分,介绍了合成孔径雷达相较于空中/天基光电传感器在图像采集方面的优势和不足,说明了自动目标识别(ATR)技术,特别是卷积神经网络在ATR中的应用。

第二部分为技术背景部分,详细介绍了SAR的数据采集方法,CNN的结构和应用情况,以及SAR和CNN如何在自动目标识别应用中协同工作。

第三部分为方法与模拟部分,描述了卷积神经网络的设计细节,使用SAMPLE数据库对CNN进行测试和训练的方法,以及模拟测试中使用的参数。

第四部分为结果和分析部分,详细分析和讨论了模拟结果。结果显示了CNN在识别静止和移动目标方面的准确性,并讨论了自动对焦技术对分类准确性的影响。

第五部分总结了研究的主要发现,包括CNN在SAR图像中识别移动目标的潜力,并提出了未来研究方向,例如提高自动对焦技术,开发区分静止与移动目标图像的方法等。

图 1  扫描式SAR成像模式

图 2  ISAR成像模式

图 3  最大池化操作(滤波器大小2x2,无零填充,步长为2)

4  CNN架构示例图

图 5  引入相位误差前的SAR静止图像

图 6  慢速移动目标(左)与快速移动目标(右)图像示例

图 7  移动目标模拟混淆矩阵(分类准确率86.78%)

图 8 移动目标模拟混淆矩阵(分类准确率16.95%)

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