高光谱图像海上舰船目标检测方法研究

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1、第２９卷第１１期重庆理工大学学报（自然科学）２０１５年１１月Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１１ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｎｏｖ．２０１５ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１５．１１．０２０高光谱图像海上舰船目标检测方法研究代威，文贡坚，张星，李智勇（国防科学技术大学ＡＴＲ重点实验室，长沙４１００７３）摘要：提出了一种基

2、于光谱异常检测的高光谱海上舰船目标自动检测算法。首先提取图像中的海域，确定舰船检测的目标区；然后在通过主成分变换降低高光谱图像数据维数后，由ＲＸ算法检测出目标区中的异常点；最后提取具有一定几何特征的面状异常目标，即为疑似舰船目标。实验结果表明：算法能够有效实现复杂背景下的舰船目标检测。关键词：高光谱图像；舰船检测；海域提取；ＲＸ检测中图分类号：ＴＰ７５３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－８４２５（２０１５）１１－０１２０－０６ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｈｉｐＤｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎＨｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌＩｍａｇｅＤＡＩ

3、Ｗｅｉ，ＷＥＮＧｏｎｇｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧＸｉｎ，ＬＩＺｈｉｙｏｎｇ（ＡＴＲＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｓｐｅｃｔｒａｌａｎｏｍａｌｙｆｏｒｔｈｅｓｈｉｐｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅａｒｅａｃｏｖｅｒｅｄｂｙｓｅａｗａｔｅｒｗａｓｐｉｃｋｅｄｏｕｔａｎｄｃｏｎｆｉ

4、ｒｍｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｅａｒｃｈｉｎｇａｒｅａｆｏｒｓｈｉｐｓｉｎｔｈｅｓｅａ．Ｔｈｅｎ，ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎａｌｙｓｉｓ（ＰＣＡ）ｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅ．ＲＸｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅＰＣＡｔｒａｎｓｌａｔｅｄｉｍａｇｅｔｏｆｉｎｄｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｌａｎｏｍａｌｙｐｉｘｅｌｓ．Ａｔｌａｓｔ，ａｎｏｍａｌｙｐｉｘｅｌｓｃｌｕｓｔｅｒｅｄｉｎａｃｅｒｔａｉｎｓｈａｐｅｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅ

5、ｄａｓｔｈｅｓｈｉｐｔａｒｇｅｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｓｅａｓｈｉｐｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｃｏｍｐｌｅｘｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｓ；ｓｈｉｐｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅａａｒｅａｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ＲＸｄｅｔｅｃｔｉｏｎ高光谱图像具有光谱分辨率高、图谱合一的是高光谱图像处理的研究热点，并在隐蔽设施、伪数据特性。遥感图像中的小目标或伪装隐蔽目标装车辆、舰

6、船目标检测等军事领域中广泛应用。通常难以通过纹理、边缘等空间特征检测识别，而借助预警雷达获取的图像数据检测舰船目标高光谱图像蕴含的丰富的光谱信息则为探测这类是传统的舰船检测技术之一。但是，小型舰船目［１－５］目标提供了极大便利。因而，目标检测一直标具有较为严重的海面背景杂波现象，背景杂波收稿日期：２０１５－０８－３１基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划项目（ＮＣＥＴ－１１－０８６６）作者简介：代威（１９９１—），男，硕士研究生，主要从事高光谱图像处理方面研究。引用格式：代威，文贡坚，张星，等．高光谱图像海上舰船目

7、标检测方法研究［Ｊ］．重庆理工大学学报：自然科学版，２０１５（１１）：１２０－１２５．Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ：ＤＡＩＷｅｉ，ＷＥＮＧｏｎｇｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧＸｉｎ，ｅｔａｌ．ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｈｉｐＤｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎＨｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌＩｍａｇｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１５（１１）：１２０－１２５．代威，等：高光谱图像海上舰船目标检测方法研究１２１

8、的雷达回波信号强于目标回波特性，淹没了目标大阈值分割（ＯＳＴＵ）是经典的自适应阈值分割方［６－８］的反射特性，使得误检和漏检率较高。基于法。其核心思想是：通过最大化背景与目标这两高光谱图像的海上舰船目标检测方法充分利用舰类像素的类间方差确定分割阈值。船目标与海水背景的光谱差异，在探测出舰船的设阈值Ｔｊ将图像中的像素