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专利名称：一种利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法
技术领域：
本发明涉及一种检测海上静止目标的方法，特别是涉及ー种利用多时相雷达影像检测海上静止目标的方法。
背景技术：
南海是我国资源重库，油气资源极为丰富。2012年5月9日，我国中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”正式开钻。截止目前为止，南�：Ｓ蚋鞴�各类钻井平台达1000多座，及时发现并监测这些海上静止目标显得极为重要。然而， 对海上目标及其附近的海域进行监测，首先需要发现海上的静止目标。在海上目标检测方面，国内外学者进行了大量的研究。t匕如2001年，Pastina D等人在《IEEE Trans, on Aerospace and Electronic Systems》37 卷 3 期发表“Adaptivepolarimetric target detect ion with coherent radar Part I and Part II，，一文务亍极化SAR数据中提出了类似功率比的方法来检测水上目标；2004年，胡应添等人在《遥感技术与应用》19卷第6期中发表“SAR图像中海上舰船目标自动检测新方法”一文，针对中分辨率近岸海域SAR图像，根据相应的抽取算法和图像数据映射准则，分离图像中的海洋和陆地区域，并结合最大熵分割法提取海洋背景中包含候选目标的感兴趣区域，最后利用特征匹配方法检测出真正的舰船目标；2005年，李长军等人在《计算机应用》25卷第8期中发表“基于�：�理论的SAR图像海上舰船检测方法研究”一文，先利用改进的�：�增强算法对图像进行增强处理，分离图像中海洋区域和陆地区域，并结合最大熵分割法提取海洋背景中包含候选舰船的感兴趣区域，最后对ROI区域进行分割，提取舰船的特征，并基于�：�推理技术实现对海上舰船目标的检测；2007年，张露等人在《遥感技术与应用》22卷第3期中发表“SAR海上静止目标检测” 一文，利用子孔径分解技术和2L-IPH(Two-Looks InternalHermitian Product)方法检测海上静止目标，结合目标形状和子孔径运动检测方法，将海上静止目标和运动的目标区分开来；2008年，张露等人在《电子学报》36卷第6期中发表“基于子孔径分解的SAR动目标检测方法”，在子孔径分解技术的基础上提出一种从单通道SARSLC数据中检测动目标的方法，通过子孔径图像之间的相减操作来抑制杂波；2011年，武鹏等人在《电子与信息学报》33卷第10期中发表“基于极化特征分解的海上小目标检测算法研究”，从全极化信息处理角度解决低擦地角下，海杂波中的低可观测小目标检测问题，提出了ー种基于极化特征分解的海上小目标检测方法。然而，研究的重点主要是海上舰船等动态目标提�。�存在目标误判的现象；此外，其他海上目标提取方法，如时频信号处理、分形维法、极化特征提取等方法，由于受海杂波及外界环境的影响，静止目标与动态目标难以区分，还会出现ー些虚假目标，检测精度有待进ー步提高。以上海上静止目标检测的方法均是针对单幅影像进行海上静止目标的检测，由于计算复杂，运算速度较慢，往往仅用于实验室等科学研究領域。2002年3月I日，欧洲空间局(ESA)发射了 ENVISAT卫星，迄今为止，它是欧洲建造的最大的环境卫星，也是费用最高的地球观测卫星。该卫星载有最先进的合成孔径雷达(Advanced synthetic Aperture Radar, ASAR)。ENVISAT ASAR 数据除了具有全天时、全天候、穿透性等特性外，还具有许多独特的性质。ASAR具有双极化功能、5种工作模式、多种入射角、宽幅成像等。ASAR更为強大，可为海岸、极地冰冠、土壌、植被、海洋等雷达监测研究提供丰富的数据信息。ASAR得到的是复散射矩阵形式的数据，多通道的极化数据可更好地表述物体后向散射特性，更多的信息量使得其在目标检测与分类等方面更具有优势。由于海上多云多雨，利用传统的光学影像进行海上目标检测有很多的局限性。与光学、红外等传感器相比，ASAR成像不受天气、光照等条件的限制，可对感兴趣目标进行全天候、全天时的侦察。其次，由于海上静止目标多会产生角反射，而ASAR能够以多角度、多极化的方式观测目标，提供了关于目标的更多信息。

发明内容
本发明要解决技术问题是克服现有海上静止目标检测方法的不足，提供ー种利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法，该方法不仅解决了多云多雨的复杂环境下海上静止目标难以发现的问题，而且计算简单，运算速度快。 为了解决以上技术问题，本发明提供ー种利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法，包括以下步骤步骤I、数据准备——选取目标区域不同时相的两景ENVISAT ASAR影像数据；步骤2、基于双參数CFAR算法的ENVISAT ASAR海上目标点检测——针对两景ENVISAT ASAR数据使用基于双參数CFAR的海上目标算法进行海上目标的检测，得到两景数据的点目标图，对于ENVISAT ASAR数据使用矩形作为CFAR算法的窗ロ，CFAR算法的目标窗ロ大小为3 X 3，保护窗ロ大小为7 X 7，背景窗ロ大小为13 X 13，虚警率检测控制系数设定为45 ；步骤3、基于RANSAC的海上目标点匹配——使用RANSAC算法实现海上目标点的匹配，具体如下I )在两景海上点目标图中分别随机选取两个点作为两个点对，将这四个点坐标分别带入如下的转换方程计算转换參数。
权利要求
1.一种利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法，包括以下步骤 步骤I、数据准备一选取目标区域不同时相的两景ENVISAT ASAR影像数据； 步骤2、基于双参数CFAR算法的ENVISAT ASAR海上目标点检测——针对两景ENVISATASAR数据使用基于双参数CFAR的海上目标算法进行海上目标的检测，得到两景数据的点目标图，对于ENVISAT ASAR数据使用矩形作为CFAR算法的窗口，CFAR算法的目标窗口大小为3 X 3，保护窗口大小为7 X 7，背景窗口大小为13 X 13，虚警率检测控制系数设定为45 ；步骤3、基于RANSAC的海上目标点匹配一使用RANSAC算法实现海上目标点的匹配，具体如下 I)在两景海上点目标图中分别随机选取两个点作为两个点对，将这四个点坐标分别带入如下的转换方程计算转换参数，
2.根据权利要求I所述的利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法，其特征在于，所述步骤2中，基于双参数CFAR进行目标提取方法如下 al、设定基于CFAR海上目标检测算法对应的各检测窗口，包括目标窗口、保护窗口和背景窗口，其中所述目标窗口为待测目标所在窗口，所述背景窗口为背景统计信息，所述保护窗口确保待测目标像素不被包含在背景窗口中； a2、设定目标检测准则为！!,!^+(^^公式中^为恒虚警率检测控制系数，为目标窗口的均值，Ub为背景窗口的均值，Ob为标准偏差，均值与标准偏差的计算公式为
3.根据权利要求I所述的利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法，其特征在于，步骤III)中，若匹配后的两幅图像中目标点对的距离不大于2个像素，则判定为重合点。
全文摘要
本发明涉及一种利用多时相雷达数据检测海上静止目标的方法。该方法使用的数据为多时相的ENVISATASAR影像，首先对于多景ENVISATASAR数据使用基于双参数的恒虚警率(CFAR)算法提取海上目标，针对ENVISATASAR数据提出了优选的算法参数，使得双参数CFAR适用于ENVISATASAR数据。对于多时相的海上目标，使用一种基于RANSAC算法的海上目标点匹配方法进行匹配，经匹配后的点目标中相互重合的点就为海上静止目标。该方法能够有效地检测海上钻井平台等海上静止目标，从而快速、及时、准确地监测海域石油开发等资源和环境状况。
文档编号G01S13/88GK102768356SQ20121027567
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者刘永学, 李满春, 李飞雪, 杨康, 潘航, 王亚飞, 程亮, 童礼华, 陈振杰, 马磊 申请人:南京大学