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4 基于 VxWorks 操作系统的 SAR 实时成像及舰船目标检测算法实现
层硬件相隔离,从而具有更好的可读性与移植性。
算法方面,传统的 SAR 图像舰船检测算法,虽然能实现简单的舰船检测,但
是却存在着各自的不足。传统的双参数 CFAR 采用海杂波分布模型为高斯分布,
这并不适用于 SAR 图像中实际海杂波分布;之后提出的 K-分布虽然在分布模型上
更符合 SAR 图像的实际情况,但是其相关的检测算法确存在种种缺陷:全局 K-
分布检测算法根据全部图像的海杂波模型拟合使得其不能在复杂海面情况下实现
舰船精确检测,局部窗 K-分布检测算法虽然克服了这一难题,但是固定的检测窗
口和检测步长设置仍给检测带了误差。本文在上述算法的基础上提出一种基于自
适应背景窗的舰船检测算法,通过自适应背景窗的设置,避免了由于先验知识设
置检测窗口带来的误差,同时通过自适应背景窗口内部目标背景分离的统计方法,
避免了背景窗口内亮像素对分布拟合的干扰,同时避免了滑动检测,从而减少了
滑动检测带来的计算量问题,实现了各种海面情况下舰船的精确检测。
综上所述,本文通过构建一种基于嵌入式系统 VxWorks 的 SAR 实时信号处理
系统,同时提出一种新的舰船检测算法。通过 VxWorks 的引入构建一种基于多任
务的 SAR 实时成像信号处理系统,通过自适应背景窗的提出,提出了一种能适用
于多种海面情况条件下的 SAR图像舰船检测。本文结合 SAR实时成像和图像应用,
从 SAR 开发和应用两方面都进行了详细的论述,全面的完成了对 SAR 雷达的综合
开发,从而更具有实用价值。
1.4 本文内容安排
本文立足于 SAR 实时成像系统的实现,同时兼顾 SAR 图像后续应用,所以
首先从算法方面介绍了 SAR成像算法的一般性原理以及传统的 SAR图像舰船检测
算法,并在此基础上提出一种基于自适应背景窗的舰船检测新算法;在之后的章
节里,本文引入基于 VxWorks 的嵌入式系统,并详细阐述了基于 PowerPC 芯片的
VxWorks 软硬件开发,这为后续 SAR 系统开发提供了软件和硬件的技术保障;最
后,结合嵌入式硬件系统,详细的介绍了 SAR 实时成像系统开发的各个设计环节,
并结合在武汉汉江大桥上进行的外场试验,对本文所开发成像系统进行了试验验
证,得到了聚焦良好的实时成像结果。
如上所述,本文可分为五个章节,具体如下:
第一章:作为本文的绪论部分,本章首先阐述了 SAR 成像系统的发展现状、
SAR 图像舰船检测概述以及本文研究的背景及意义,并对本文章节安排进行简要
阐述;
第二章:在本章中,为了保证 SAR 系统开发的完整性,本章首先介绍了 SAR
成像算法的一般性原则,通过对 SAR 雷达运动模型分析,详细介绍了距离-多普勒
万方数据