单通道合成孔径雷达(SAR)图像在舰船目标检测中应用极为广泛,是海洋监视领域的研究重点。SAR采用微波相干成像,因此单通道SAR图像的本质是复值的,这是其和普通光学红外遥感图像的显著不同之处和核心区别之一。然而,在完全发展的相干斑假设条件下,传统单通道SAR图像舰船目标检测方法主要研究幅度信息。由于传统观点的部分假设条件在高分辨率情形下并非严格成立,因此无法有效利用当今单通道高分辨率SAR图像的相位或复值信息,制约了在复杂环境背景下的舰船目标检测性能。
目前,对单通道SAR图像复值统计建模方法及其在舰船目标检测中的应用研究较为缺少。针对该问题,国防科大匡纲要、计科峰团队在多年研究工作的基础上,对面向舰船目标检测的单通道SAR图像复值统计建模方法进行了归纳总结,介绍了基于复值统计信息的单通道SAR图像舰船目标检测最新研究结果,并指出其发展趋势。该工作拟发表在《雷达学报》2020年第3期“雷达遥感应用”专刊“面向舰船目标检测的单通道复值SAR图像统计建模方法研究”(冷祥光,计科峰,熊博莅,匡纲要),现已网络优先出版。该文面向舰船目标检测,将单通道复值SAR图像统计建模方法分为幅度统计建模、相位统计建模和复值统计建模3个部分,在对单通道SAR图像幅度统计建模方法进行简要介绍的基础上,首先重点对相位统计建模方法进行研究,引入了相位循环统计量和介绍了适用于相位统计建模的Von Mises分布,并且论证了邻域相位方向差特征对区分舰船目标和海杂波的可行性(图1)。然后该文对基于复广义高斯分布的单通道SAR图像复值统计建模方法进行阐述(图2展示了目标和杂波实部和虚部分布的差异),详细介绍了其概念和生成过程,并且重点对其参数估计方法进行了研究,比较了基于最大似然法和提出的基于高阶矩的形状参数估计方法(图3)。最后,该文还介绍了作者研究团队在基于复值统计信息的单通道SAR图像舰船目标检测方面的最新研究成果,其在复杂环境背景下取得了较好检测效果(图4展示了射频干扰影响情况下的舰船目标),并展望了进一步研究方向。
图1 舰船目标和海杂波邻域相位方向差直方图
图2 舰船目标和海杂波实部和虚部的直方图
图3 基于高阶矩的复广义高斯分布形状参数估计方法流程
图4 Sentinel-1图像中的射频干扰现象(绿圆表示舰船目标)