摘要：SAR雷達(dá)能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行全方位和全天候的監(jiān)測(cè)，所以該雷達(dá)當(dāng)前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在世界多個(gè)國(guó)家的軍事和工業(yè)領(lǐng)域。運(yùn)用SAR雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和識(shí)別，對(duì)于軍事發(fā)展來(lái)說(shuō)有著十分重要的意義，能夠大幅度的提升海上的管理能力。因此對(duì)于SAR雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)圖像處理的技術(shù)分析是十分必要的。

關(guān)鍵詞：SAR雷達(dá);海上目標(biāo);圖像處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TN957.52?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-9129（2020）04-0033-01

Abstract：SAR radar is capable of omni-directional and all-weather monitoring of targets， so it has been widely used in military and industrial fields of many countries in the world. Using SAR radar to monitor and identify maritime targets is of great significance for military development and can greatly improve maritime management capability. Therefore， it is very necessary for SAR radar to analyze the image processing technology of maritime targets.

Key words：SAR radar;Maritime targets;The image processing

1 SAR雷達(dá)的研究發(fā)展現(xiàn)狀

雷達(dá)這種技術(shù)實(shí)際上就是利用對(duì)高頻電磁波的收發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體信號(hào)的反射，從而對(duì)物體的相關(guān)信息進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的監(jiān)測(cè)和識(shí)別。當(dāng)前雷達(dá)這種技術(shù)主要被應(yīng)用在目標(biāo)定位、海圖以及地理勘探等方面。雷達(dá)技術(shù)不但速度很快且不容易出現(xiàn)損壞，雷達(dá)的種類(lèi)有很多種，SAR雷達(dá)的主要特點(diǎn)在于主動(dòng)成像，且具有非常好的分辨率，能夠有效的實(shí)現(xiàn)穿透效果，這種雷達(dá)最早被應(yīng)用在上個(gè)世紀(jì)中期的偵查飛機(jī)當(dāng)中。對(duì)于海上目標(biāo)的監(jiān)測(cè)和識(shí)別，不但對(duì)于海上管理有著重要的意義，同時(shí)也有利于提升該國(guó)家的海上軍事能力，通過(guò)運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于保護(hù)海上領(lǐng)土不受到別國(guó)侵略有著重要的作用。海上的自然環(huán)境較為特殊，常常出現(xiàn)海霧等情況，有時(shí)還會(huì)發(fā)生波浪反射的現(xiàn)象，所以對(duì)海上目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和識(shí)別通常較為困難，需要對(duì)其中出現(xiàn)的噪音進(jìn)行相應(yīng)的過(guò)濾，避免其造成的干擾，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海上目標(biāo)的精確定位。

2 圖像處理技術(shù)分析

2.1圖像預(yù)處理。SAR雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和識(shí)別的過(guò)程中，進(jìn)行圖像的輸入過(guò)程所采用的是單視復(fù)數(shù)據(jù)，對(duì)于圖像進(jìn)行預(yù)處理的過(guò)程主要包括以下兩個(gè)過(guò)程，首先是將復(fù)數(shù)圖像轉(zhuǎn)化為幅度的圖像。其次是進(jìn)行中值濾波預(yù)處理的過(guò)程，這種濾波器是統(tǒng)計(jì)排列濾波器中的一種類(lèi)型，能夠?qū)⑾袼剜徲蛑械幕叶戎兄祵?duì)于像素值進(jìn)行取代，使其多個(gè)灰度點(diǎn)看上去接近鄰近值。圖像通過(guò)中值濾波后，會(huì)對(duì)其中的噪聲點(diǎn)進(jìn)行有效的消除，同時(shí)也會(huì)降低線性平滑濾波器的模糊情況。最后是對(duì)圖像灰度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用復(fù)數(shù)圖像來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)化所獲得的圖像幅度變化無(wú)法對(duì)其范圍進(jìn)行確定，幅度圖像中像素的灰度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，需要對(duì)其檢測(cè)的具體流程進(jìn)行規(guī)范。

2.2改進(jìn)的最大類(lèi)熵和法。在利用SAR雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別的過(guò)程中，實(shí)際上海上的SAR圖像主要是由海平面和目標(biāo)的亮點(diǎn)來(lái)組合而成，海平面的比例往往要遠(yuǎn)大于目標(biāo)。因?yàn)樽畲箢?lèi)熵和法中所應(yīng)用的準(zhǔn)則函數(shù)是將目標(biāo)和背景的灰度熵相加，使得目標(biāo)和背景能夠?qū)崿F(xiàn)灰度級(jí)的有效分布，從而更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)限的檢測(cè)。所以實(shí)現(xiàn)了背景和目標(biāo)灰度熵的同等，利用閾值知識(shí)將圖像分成為不同的灰度分布類(lèi)別，分別為目標(biāo)類(lèi)別和背景類(lèi)別，目標(biāo)和背景在灰度分布范圍上的特點(diǎn)不予以考慮，所以當(dāng)圖像因?yàn)橄喔砂叨艿接绊憰r(shí)，通常檢測(cè)和識(shí)別結(jié)果不會(huì)好。對(duì)于最大類(lèi)熵和法中存在的這樣的問(wèn)題，考慮到SAR雷達(dá)目標(biāo)監(jiān)測(cè)和識(shí)別應(yīng)用，需要對(duì)最大類(lèi)熵和法進(jìn)行改進(jìn)，因?yàn)镾AR圖像中的海平面相對(duì)于目標(biāo)來(lái)說(shuō)占據(jù)著很大的比例，且灰度級(jí)分布占據(jù)的范圍更大，而目標(biāo)則相反，在整個(gè)圖像占據(jù)的比例較小，灰度分布范圍也相對(duì)較為狹窄。如果單純的是將兩者的灰度熵加在一起，那么反而會(huì)丟失兩者灰度分布上的特征，按照模式識(shí)別原理，這樣對(duì)分割檢測(cè)過(guò)程是非常不利的。所以，需要對(duì)原來(lái)最大類(lèi)熵和法的基礎(chǔ)上對(duì)于準(zhǔn)則函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的算法更加側(cè)重于保持圖像背景灰度的整體平穩(wěn)，確保分割檢測(cè)不會(huì)對(duì)圖像中的相干斑進(jìn)行誤判，從而提升該處理方式的抗噪能力，使其更加適合應(yīng)用在海上目標(biāo)監(jiān)測(cè)和識(shí)別當(dāng)中。

2.3自適應(yīng)的數(shù)字形態(tài)學(xué)處理。所謂數(shù)字形態(tài)學(xué)處理，就是在圖像中找到對(duì)區(qū)域形狀進(jìn)行描述額表達(dá)的分量工具，主要的額處理過(guò)程是對(duì)圖像中的元素進(jìn)行移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)類(lèi)似于卷積。元素可以是任意的大小，其中可以包含所有0和1的組合，完成處理后所獲得的結(jié)果主要由元素大小和內(nèi)容以及運(yùn)算性質(zhì)來(lái)決定。基本形態(tài)學(xué)處理就是膨脹和腐蝕。腐蝕就是的UI物體邊界點(diǎn)進(jìn)行西歐按出，剩下物體要小于原物體的面積。膨脹就是將接觸物體的背景與物體進(jìn)行合并，使得物體面積增大。開(kāi)運(yùn)算就是先進(jìn)行腐蝕后進(jìn)行膨脹的過(guò)程，能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行有效的消除，并在細(xì)點(diǎn)的部分對(duì)物體進(jìn)行分離，當(dāng)與較大物體邊界不會(huì)對(duì)其面積進(jìn)行明顯的改變圖像中的孤立物體和細(xì)長(zhǎng)的連線通過(guò)開(kāi)運(yùn)算都被消除。閉運(yùn)算就是先進(jìn)行膨脹后進(jìn)行腐蝕的過(guò)程，能夠?qū)ξ矬w孔洞進(jìn)行填充，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)相近物體的連接，能夠在不對(duì)物體進(jìn)行明顯改變的情況下對(duì)邊界進(jìn)行平滑，圖像經(jīng)過(guò)閉運(yùn)算后內(nèi)部的小洞和齒狀的邊緣都被消除掉。當(dāng)進(jìn)行海上目標(biāo)監(jiān)測(cè)識(shí)別時(shí)，目標(biāo)非常容易因?yàn)槭艿较喔砂叩挠绊懚鴮?dǎo)致圖像分割后與目標(biāo)的實(shí)際圖像有著較大的差距，且邊界會(huì)出現(xiàn)不平滑的情況，甚至可能將背景中的噪聲物體進(jìn)行錯(cuò)判。通過(guò)開(kāi)閉運(yùn)算能夠?qū)@樣的情況進(jìn)行明顯的改善。但在進(jìn)行開(kāi)閉運(yùn)算的過(guò)程中，要對(duì)結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行合理選擇，否則不會(huì)獲得理想效果。如果結(jié)構(gòu)元素太小，則無(wú)法去除噪聲斑，從而出現(xiàn)假目標(biāo)。如果結(jié)構(gòu)元素過(guò)大，那么目標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)分類(lèi)的情況。所以需要利用自適應(yīng)形態(tài)學(xué)處理方式來(lái)避免這些問(wèn)題的發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

海上目標(biāo)監(jiān)測(cè)和識(shí)別是海上管理和軍事偵查的很重要技術(shù)之一，為了提升識(shí)別和監(jiān)測(cè)精度，對(duì)于SAR雷達(dá)進(jìn)行了應(yīng)用，本文主要對(duì)SAR雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)圖像處理技術(shù)進(jìn)行分析，希望通過(guò)本文的研究能夠有效對(duì)SAR雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)圖像的處理進(jìn)行改進(jìn)，從而提升其精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]索永峰，楊神化，陳國(guó)權(quán)，等.基于DEM和SAR的航海雷達(dá)地形回波仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2020，32（3）：518-524.

[2]孟俊敏，張杰，紀(jì)永剛，等.海上非法艦船SAR和地波雷達(dá)立體監(jiān)視監(jiān)測(cè)應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)[J].科技成果管理與研究，2019，（9）：62-64.

[3]曾樂(lè)天，楊春暉，李強(qiáng)， 等.基于仿真的合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像算法驗(yàn)證[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2019，46（z1）：287-290.

作者簡(jiǎn)介：蘆海利，1977年9月出生，男，籍貫山西大同，本科，職稱(chēng)工程師。