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专利号: 2019105857610
申请人: 杭州电子科技大学
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GAN和SVM的SAR图像目标识别方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤(1)、采用多尺度分形特征对SAR图像进行增强,对经过阈值分割后的目标二值图像基于Hu不变矩估计目标方位角;

步骤(2).利用SAR训练图像及对应的目标方位角编码信息对DRGAN模型进行参数优化,利用DRGAN模型的生成模型生成不同角度的SAR图像,并将不同角度的SAR图像归一化到同一角度区间,具体是:将[0°,360°)均分为Na个区间,每个区间的角度范围如式(7)所示;此时将步骤(1)得到的目标方位角估计值θ转化为独热(one hot)编码形式a;

DRGAN模型包括生成模型G和判别模型D两部分,通过交替进行训练,优化模型G和D的参数,使得生成模型G能够捕捉到训练样本的分布;生成模型G包含编码器Genc和解码器Gdec两部分,Genc为一个由一系列卷积(Convolution)构成的CNN模型,将原始SAR图像I经编码器Genc转换成一个向量,然后结合目标方位角估计值的one hot编码a和一维随机噪声向量n作为解码器Gdec的输入,如式(8)所示;再经过由反卷积(DeConvolution)构成的解码器Gdec生成图像其中concat()表示向量连接操作;

原始SAR图像I和生成图像 分别送入到判别模型D进行判别;判别模型D输出两个分支,其中一个分支输出Nt+1维的目标类别的one hot编码,其中Nt为样本类别数目;另一个分支输出Na维的目标方位角的one hot编码;Na为目标方位角量化区间数量;训练时,两个输出的损失函数均采用交叉熵损失函数;

对于原始图像I,输出的类别one hot编码设定为向量中前Nt维仅目标类别对应的维度为1,其余均为0;对于生成图像 输出的类别one hot编码设定为最后一维为1,其余为0;

步骤(3).基于训练得到DRGAN模型中的深度生成模型G对SAR训练图像进行方位角归一化,提取SAR图像灰度特征,采用SVM作为分类器进行训练;

步骤(4).基于训练得到DRGAN模型中的深度生成模型G对SAR测试图像进行方位角归一化,提取SAR图像灰度特征,利用训练得到的SVM分类器进行测试。

2.如权利要求1所述的基于GAN和SVM的SAR图像目标识别方法,其特征在于步骤(1)具体包括如下:

1.1由于SAR图像具有较强的相干斑噪声,对SAR图像进行均值滤波;

1.2依据分形理论,利用地毯覆盖法在多尺度ε=1…εmax情况下计算滤波后SAR图像表面积A(x,y,ε)的公式如下:A(x,y,ε)=V(x,y,ε)/2ε                         (2)其中,U(m,n,ε)和B(m,n,ε)分别为像素坐标x,y处,尺寸为(2ε+1)×(2ε+1)范围内像素的最大值和最小值,V(x,y,ε)为像素坐标x,y处由最大值和最小值曲面围成的三维空间的体积;

定义一个多尺度分形特征K(x,y,ε),其计算公式为

1.3基于多尺度分形特征K(x,y,ε)定义一个度量IMFFK(x,y)用于图像增强,具体公式如下:采用度量IMFFK(x,y)对步骤1.1滤波后SAR图像进行增强;

1.4采用自适应阈值分割的方法对增强后SAR图像进行处理,得到目标检测结果,即目标二值图像B;

1.5由于相干斑噪声的影响,分割后的目标二值图像中包含多个连通区域;采用面积滤波方法,计算目标二值图像中每个连通区域的包围盒,然后选择面积最大的连通区域作为候选目标区域;

1.6利用候选目标区域内的二值图像,基于Hu二阶矩估计目标的方位角,即候选目标二值图像外接椭圆的主轴方向;目标方位角估计值计算公式如下:其中B(x,y)为候选目标区域内图像B中像素坐标x,y处的像素值,i,j=0,1,2。

3.如权利要求1所述的基于GAN和SVM的SAR图像目标识别方法,其特征在于步骤(3)具体包括如下:采用步骤(2)训练得到的生成模型G对输入训练图像I进行变换,此时将所有训练样本输入的目标方位角估计值one hot编码设置成一样,则此时相当于对输入图像进行方位角归一化,得到生成图像 后,将该图像向量化处理,然后除以255.0,将图像灰度归一化到[0 

1]区间;以此作为输入特征,采用SVM进行分类器训练。

4.如权利要求1所述的基于GAN和SVM的SAR图像目标识别方法,其特征在于步骤(2)中Genc结构的每个卷积层(Conv*)由Conv+bn+relu组合构成,Gdec结构的每个反卷积层(DeConv*)由DeConv+bn+relu组合构成,Conv为卷积操作,Deconv为反卷积操作,bn为批归一化操作,relu为指数线性单元激活函数。