Всеракурсное распознавание радиолокационных изображений наземных (надводных) объектов с сегментацией пространства признаков на зоны квазиинвариантности

• Автор: Матвеев, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЗАДАЧА ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫВСЕРАКУРСНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НАЗЕМНЫХ (НАДВОДНЫХ) ОБЪЕКТОВ
1.1. Анализ состояния проблемы распознавания изображений объектов с неизвестной ориентацией по отношению к наблюдателю

1.2. Постановка задачи вссракурсного распознавания радиолокационных изображений

1.3. Систематизация факторов изменчивости радиолокационных изображений наземных объектов в зависимости от ракурса наблюдения

1.3.1. Регулярные деформации образа

1.3ЛЛ. Пространственные искажения

1.3Л.2. Яркостные искажения

1.3.2. Стохастические деформации образа (спекл-эффект)

1.4. Структурная схема синтеза признаков радиолокационных изображений для обеспечения всеракурсного распознавания наземных объектов

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ НАБЛЮДЕНИЯ
2.1. Модели рассеяния радиоволн земной поверхностью
2.2. Построение модели радиолокационного изображения для различных условий наблюдения
2.2.1. Структура модели
2.2.2. Моделирование областей радиотени
2.2.3. Мощность сигнала, отраженного от сегмента разрешения поверхности, при моделировании дальностно-азимутального радиолокационного изображения
2.2.3Л. Влияние геометрических особенностей макрорельефа поверхности
2.2.3.2. Влияние микрорельефа поверхности
2.2.3.3. Учет электрофизических характеристик поверхности
2.2.4. Отображение в модели параметров пространственной структуры радиолокационного изображения
2.3. Мощность сигнала, отраженного от сегмента разрешения поверхности в условиях надира
2.4. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ ДВУМЕРНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1. Концепция формирования структур для реализации описаний, инвариантных к вращению двумерного изображения на плоскости
3.1.1. Формирование двумерной функции изображения
3.1.2. Математическая интерпретация вращения двумерного изображения на плоскости
3.1.3. Применение различных структур описания образа в целях формирования инвариантных признаков
ЗЛ.ЗЛ. Кольцевая структура выборки данных
3.1.3.2. Радиачьные сечения
3.2. Формирование признаков при помощи разложений по системе ортогональных функций
3.2.1.Полиномы, ортогональные в круговых областях
3.2.1.1. Моменты Зернике и псевдо-Зернике
3.2.1.2. Моменты Фурье-Меллона
3.2.2. Влияние весовой функции радиальных полиномов на устойчивость признаков
3.3. Сравнительная оценка эффективности методов формирования признаков, формируемых на основе рмулярной структуры образа
3.3.1. Детальность описания образа
3.3.2. Устойчивость к регулярным искажениям в периферийной области образа
3.3.3. Вычислительные затраты при канонической форме записи моментов
3.3.4. Затраты памяти (компактность описания)
3.4. Сравнительная оценка помехоустойчивости методов формирования признаков с учетом стохастических факторов изменчивости
3.5. Методы комплексного повышения эффективности признаков
3.5.1. Подавление стохастических факторов изменчивости методами фильтрации изображения
3.5.2. Снижение вычислительных затрат
3.5.2.1. Построение иерархического алгоритма формирования признаков
3.5.2.2. Снижение затрат на вычисление моментов Зернике и псевдо-3ернике102
3.6. Выбор классификатора
3.7, Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ВСЕРАКУРСНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НАЗЕМНЫХ И НАДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
4.1. Общий подход к формированию признаков образа, инвариантных в локальных областях ракурсов
4.2. Систематизация зон квазиинвариаптности признаков
4.2.1. Сегментация пространства признаков в результате кластерного анализа
4.2.2. Особенности определения размеров зон квазиинвариантности признаков
4.2.2.1. Влияние угла места наблюдения
4.2.2.2. Ограничения на ресурсы памяти
4.2.3. Применение методологии формирования квазиинвариантных признаков на примере базы данных реальных РЛИ проекта М8ТА11
4.3. Структура системы всеракурсного распознавания радиолокационных изображений
4.3.1. Распознавание разноразмерных объектов
4.3.2. Общая структура системы
4.3.2.1.Этап обучения
4.3.2.2.Этап распознавания
4.3.3. Структура уровня принятия решения о соответствии классу
4.3.3.1. Распознавание кадра сцены
4.3.3.2. Итеративное распознавание объекта при изменении условий наблюдения
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРА ТУРЫ

Математическое представление ЦКП, отображает один из таких слоев и представляет
матрицу высот макрорельефа зондируемой сцены поверхности: Я = А +кн

Здесь Л - средняя высота над уровнем моря, А/,- = А(гу) - абсолютное значение отклонения рельефа поверхности от И, к), - необязательный постоянный множитель высот, введенный для исследования влияния рельефа поверхности.
Помимо ЦКП, априорную информацию об объекте дополнили соразмерные с ЦКП

карта электрофизических свойств поверхности , представляющая собой
Г, о
матрицу удельных ЭПР типов поверхностного слоя, и карта статистических
характеристик
До •
До • .. <у
влияния микрорельефа поверхности при изменении
ориентации зондируемого участка (спекл-эффект). В приведенных выше матрицах у -удельная эффективная поверхность рассеяния типа покрова поверхности, а - дисперсия шумового процесса, эквивалентного влиянию спекл-эффекта.
При моделировании РЛИ в условиях изменения ориентации наблюдаемого участка поверхности в азимутальной плоскости удобно оперировать набором карт высот рельефа, статистических характеристик микрорельефа и электрофизических параметров, полученных путем аффинного преобразования поворота для всего диапазона углов азимута 0<(р<1л. Подобным образом для каждой модели тестовой сцены и эталонного объекта был сформирован ряд по каждому из типов априорных данных в соответствии со шкалой изменения азимутальной ориентации через Д^гЛО0.
Указанные виды априорных данных, совместно с параметрами режима работы РЛС и взаимной ориентации сцены, увязанные с этапами моделирования РЛИ, приведены на рис.2.2. Общими исходными данными для моделей РЛИ эталонного объекта и сцены рис.2.1, используемых в экспериментальной части работы были выбраны:
- минимальное расстояние от точки наблюдения до анализируемого участка поверхности Кмин=Яо=30 км;
- X-диапазон частотД=Зсм;
- совокупная пространственная разрешающая способность: по дальности Дгк=10 м и равная ей по азимуту Д