基于稀疏特征的SAR图像处理与应用研究
[Abstract]:Synthetic Aperture Radar (SAR) is a high-resolution, active coherent imaging radar operating in microwave band. Its imaging has the advantages of all-weather, long-distance, and can adapt to harsh environment. It plays an important role in earth observation. With the development of resolution, imaging methods and other technologies, the rapid expansion of SAR image data to data transmission. Sparse representation theory has broad prospects in the field of SAR image processing and application from the point of view of sparse characteristics of SAR images. In order to improve the level of SAR image processing and interpretation and popularize the application of SAR image in civil and military fields, this paper studies SAR image compression, speckle suppression, target classification and fusion of SAR image and infrared image based on the sparse features of SAR image, dictionary learning and sparse model. The work is summarized as follows: In the second chapter, under the condition of blind sparsity of SAR image signal, the selection of fixed threshold limits the improvement of reconstruction precision and reconstruction speed after SAR image compression. Selecting atoms and automatically adjusting the number of atoms in the candidate set are used to estimate the true support set more accurately in each iteration. The second selection of the support set is realized by the regularization process, and the blind sparseness signal is reconstructed accurately. Experimental results show that the proposed method can suppress speckles while compressing SAR images. Chapter 3: A speckle suppression method for SAR images in Contourlet domain based on Self-Snake diffusion and sparse representation is proposed. Based on the sparse optimization model, the sparse coefficients of the high-frequency subband are solved by the improved orthogonal matching pursuit algorithm, and the high-frequency subband coefficients are reconstructed. All the filtered subband coefficients are inversely transformed by the Contourlet transform to achieve speckle suppression. The experimental results show that this method can suppress speckle noise and preserve image edge information. Chapter 4: Aiming at target classification of SAR images, three methods are proposed. (1) Ad Boost classification method based on multi-sub-classifier. The weak classifier is trained by SVM method, and the weak classifier is upgraded to strong classifier by Ada Boost. M2 algorithm. The experimental results show that this method is superior to Ada Boost algorithm with single Subclassifier in recognition rate and recognition time. (2) Classification method based on EMACH and sparse representation. The training samples are trained by EMACH algorithm, and the G2DPCA features of the template are extracted to construct an over-complete dictionary. The sparse coefficients of G2DPCA features in the over-complete dictionary of the test samples are solved by the improved orthogonal matching pursuit algorithm, and the classification of SAR image targets is judged according to the energy features of the coefficients. (3) A classification method based on cascaded dictionary and sparse representation is proposed, which uses the SAR image training sample library to generate multiple dictionaries according to the category, and forms a cascaded structure. The test samples are cascaded dictionaries, and the sparse coefficients are solved in turn according to the need. The reconstruction error and the input are used. The experimental results show that the proposed method improves the classification speed of SAR image. Chapter 5: Aiming at the fusion of SAR image and infrared image, two fusion methods are proposed. (1) Curvilinear SAR image and infrared image fusion method based on adaptive weights. According to the analysis idea of fuzzy theory, different weights are used to process the sub-band coefficients of different frequencies of the source image after Curvelet transform, and the fusion of SAR image and infrared image is realized by adaptive weighting strategy. The experimental results show that this method is reliable and can effectively improve the fusion quality. (2) SAR image and red image in NSCT domain based on sparse representation First, the source image is decomposed by NSCT to form the coefficients of different frequency bands; then the low-frequency sub-bands are fused by regional energy fusion method; then the sparse coefficients of different high-frequency sub-bands are solved by constructing an over-complete dictionary; then the sparse coefficients are selected and the high-frequency sub-bands are reconstructed by using the principle of maximum energy; and the inversion of NSCT is performed. Different band coefficients are fused to realize the fusion of SAR image and infrared image. The experimental results show that the fusion method is effective in visual effect and objective evaluation.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN957.52
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,本文编号:2207761
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