基于深度学习的视频SAR目标检测技术研究

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现代战场对于目标定位、打击、追踪等提出了更高的要求,战场态势感知是获得战场主动权、赢得战争胜利的前提和基础,而视频合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的高帧率成像以及全天时、全天候工作特性为SAR动目标检测技术的研究提供了新途径。论文采用深度学习方法针对视频SAR动静目标检测技术进行了深入研究,取得了以下研究成果:(1)研究了视频SAR图像目标及背景特点,构建了视频SAR仿真样本库。首先,对原始仿真图像进行随机裁剪以改变目标在整幅图像中的位置,模拟真实SAR图像中目标位置的随机性;然后,在背景位置随机加入椒盐噪声,模拟视频SAR背景的相干斑噪声,生成不同信噪比的目标;最后,根据目标的坐标位置以及目标特点(明暗)来确定其对应的分割图像标签。(2)提出了一种编码器-解码器结构的单帧视频SAR目标检测模型。模型分为编码与解码两个阶段。编码阶段将高分辨率输入图像映射为较小的特征图,有效减少网络计算的参数量,采用Res Net34骨干网络进行特征提取,其残差块结构将深层特征与浅层特征进行融合,在确保网络深度的同时实现更好的训练稳定性。解码阶段采用上采样层以及卷积、激活、池化的组合构成的上采样块,使用与编码器对称的结构将缩小后的特征图逐层还原并映射为与输入图像相同的分辨率的目标分割结果。(3)提出了基于视频SAR目标时空信息的帧间关联模块。该模块采用多帧目标信息修正单帧图像的分割结果。帧间关联模块共有三种功能:修正分割偏差、补充漏检结果、过滤虚警目标。该模块采用了轻量级的编码器-解码器结构,实际应用中可以直接接在单帧检测网络之后使用。
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