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专利号: 2018104927927
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于深度卷积神经网络模型的SAR图像目标形状生成方法,其特征在于,包括以下具体步骤:步骤1,加载图像数据;

步骤2,参数初始化,设置以下参数的数值:时间步长timestep、最大迭代次数iter、滤波算子窗口大小W、批次大小batch_size、基本学习率Lr;

步骤3,对图像进行二维高斯卷积操作,再进行平滑处理;

步骤4,将图像灰度值归一化到[0,255]范围内;

步骤5,通过深度学习的思想进行目标形状的初始化;

步骤6,设计迭代区域合并算法;

步骤7,应用Procrustes分析方法对初始目标形状结果进行排列对齐;

步骤8,利用k‑means算法对已对齐的样本数据进行分类,并设计基于稀疏表示的目标形状生成算法,得到稀疏编码模型;

步骤9,基于步骤8得到的稀疏编码模型,使用正交匹配追踪算法得到目标形状结果s;

步骤5包括如下步骤:

步骤5‑1,设计深度卷积神经网络模型;所述深度卷积神经网络由一系列成对的卷积层、最大池层和几个充分连接层组成;卷积池层用于学习局域多层特征,最大池层获取每个特征图中相邻区域的最大值,充分连接层学习更高阶特征表示,最后一层输出类别的概率分布;

步骤5‑2,所述深度卷积神经网络模型,主要由两个卷积层、两个最大池化层以及两个全连接层组成,输入图像块的大小为55×55,第1个卷积层的卷积核大小为6×6,卷积核滑动步长为1,卷积后得到图像尺寸为50×50,第1个最大池化层的池化窗大小为2×2,池化窗滑动步长为2,池化后得到图像尺寸为25×25,第2个卷积层的卷积核大小为4×4,卷积核滑动步长为1,卷积后得到图像尺寸为22×22;第2个最大池化层的池化窗大小为2×2,池化窗滑动步长为2,池化后得到图像尺寸为11×11,第2个最大池化层后跟着两个全连接层,两个全连接层的维度都为1024,最后为输出层,即Softmax层;

步骤5‑3,DCNN训练过程:选取具有特定尺寸的目标图像块的原始像素值作为训练对象,图像块中心为像素本身,并对目标区域的几何中心进行标注;图像块的概率值的正负取决于标注区域与图像块之间的中心值距离dt,假设阈值为dt0,如果dt

步骤6包括如下步骤:

步骤6‑1,基于生成的概率图P,首先计算距离图Dt,其中每个像素对应一个值,该值用来衡量距离背景的最短距离;

步骤6‑2,基于距离图Dt,应用H‑minima变换求目标最小值,即通过与设定的阈值h进行比较,消除低于阈值h的局部极小值,以消除部分噪声对图像的影响;对于概率图P上的每个连接区域,基于不同的距离值,采用迭代方式来扩展各个标记值,直至所有的标记合并融合;

步骤6‑3,在融合过程中,记录在下一次迭代过程中待融合的标记值;

步骤6‑4,应用简单的形态学运算平滑标记值,以有效地保存区域的形状,并作为初始目标形状结果。

2.根据权利要求1所述的基于深度卷积神经网络模型的SAR图像目标形状生成方法,其特征在于,所述步骤8包括如下步骤:步骤8‑1,假设n个样本数据中有k个不同目标类别,构造紧形状字典D=[D1,D2,...,i iDk],第i类样本数据对应的字典表示为Di=[βi,1,...,βi,n],其中n 表示第i类样本数据的个数;基于稀疏度的形状建模的目标包括一个紧形状字典D和一个稀疏系数已对齐的形状s表示为: ε表示残差;

步骤8‑2,通过最小化局域约束的综合平方差来建模;稀疏编码目标函数表示为:式中,第一项构成L2E标准,对极端值具

鲁棒性;第二项用来约束使用加权稀疏编码的基元的局域表征,这项约束通过使用具有相似度保持性的邻域字典基元;式中的约束 用来保证平移不变性,λ是正则项参数;

步骤8‑3,随机选取一组目标形状构成紧形状字典D;

步骤8‑4,采用基于映射的梯度下降法来获取最小化以更新紧形状字典D;

步骤8‑5,固定字典,使用局域约束的线性编码算法来求解系数 其中,邻域基元被定义为形状和字典基元之间的欧式距离;

步骤8‑6,计算每次迭代前后的重构误差和综合平方差值;

步骤8‑7,返回步骤8‑3,直至重构误差和综合平方差值在字典基元再次更新之前达到最小,输出系数 和紧形状字典D。