基于深度卷积神经网络的SAR图像目标识别

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合成孔径雷达具有全天时、全天候的成像能力,近年来被广泛应用于战场侦察和情报获取。传统的SAR图像目标识别方法由于其复杂的过程,限制了识别效率与精度的提升。卷积神经网络在图像识别领域展现出了良好的性能。本文在深度学习的理论框架下,研究了基于深度卷积神经网络的SAR图像目标识别方法,主要研究工作如下:
  1.介绍了传统的SAR图像的识别方法和基于卷积神经网络的SAR图像识别方法。因SAR图像的相干斑噪声会影响目标识别的准确性,提出了一种快速加权核范数最小化的SAR图像去噪方法,降低了图像的相干斑噪声,提高了去噪效率。为后续SAR图像目标识别方法的研究奠定了基础。
  2.提出一种基于组合优化的卷积神经网络的SAR图像目标识别方法。对卷积核大小和输入图像尺寸进行了分析研究;采用正则化、dropout结构以及数据增强方法对神经网络进行了优化。在运动和静止目标获取与识别(Moving and Stationary Target Acquisitionand Recognition,MSTAR)数据集上进行验证,结果表明了此网络的可靠性。此方法对训练样本不足且样本差异较小的目标具有好的识别效果,较高的识别效率。
  3.提出一种基于混合残差网络(Mixup Residual Network,MRN)的SAR图像目标识别方法。设计出一种加深网络深度的残差网络模型,同时引入Mixup方法进行数据增强。在MSTAR数据集上进行了验证,结果表明此方法能有效抑制过拟合,提高网络泛化性。此方法对训练样本不足且样本差异较大的目标具有优异的识别性能。
  4.提出一种基于迁移混合残差网络的SAR图像目标识别方法。首先将在MSTAR的标准条件下采集的十类数据集和CIFAR-10光学图像数据集上训练好的MRN模型保存,然后将其迁移到MSTAR的扩展工作条件下采集的数据集上,达到了提高识别效率,进一步抑制过拟合的效果。此方法对训练样本不足但具有相似的大样本的目标,具有优异的识别性能,识别效率高。
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