基于SAR图像目标检测的优化CFAR检测器算法研究

摘要：在目前的SAR目标检测中CFAR检测器被广泛的应用，而对相同或不同分辨率的图像，优化的CFAR检测器可以作为无偏检测。本文对优化的CFAR检测器进行了研究。

关键词：目标检测；优化CFAR检测器；无偏检测

中图分类号：TN957.5 文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2011） 12-0000-01

Optimization CFAR Detector Algorithm Study Based on SAR Image Target Detection

Wang Xuan

（School of Electronic Engineering UESTC,Chengdu611731,China）

Abstrct:In the current SAR target detection in CFAR detectors are widely used,while the same or different resolution images,the optimizing CFAR detector can be used as an unbiased test.In this paper,we studied the optimization CFAR detector.

Keywords:Target detection;Optimization CFAR detector;Unbiased test

在自动目标识别（ATR）系统中 ，CFAR检测器由于算法简单，检测速度快等优点，使其一直被广泛的使用。随着检测图像分辨率的改变，传统的CFAR检测器已经不能满足不同分辨率下的检测需求。基于改进的CFAR检测器可以有效的应用于不同分辨率下的目标检测。

一、双参数CFAR检测器

在检测图像中认为人造目标的反射强度要比周围杂波的反射强度强很多，所以双参数的CFAR检测器就可以应用于SAR图像的检测 。

双参数CFAR检测的数学表达式为：

其中 是被测像素， 和 分别是杂波的均值和方差， 是阈值。当被测像素值大于阈值时认为被测像素是目标，当被测像素小于阈值时则认为是杂波。这都是在假设杂波分布已知并且目标像素的幅度值大于杂波像素的。其中 和 可以利用目标的像素得到。

二、优化的CFAR检测器

在目标检测中为了确保双参数恒虚警的无偏检测，对测试像素的大小进行优化，因为当分辨率减小时像素会变大，包含的信息少了会破坏检测结果。所有可以将单个的像素优化成相应大小的测试像素块从而得到良好的检测结果，检测模型如下：

其中x可以是一个或多个像素。例如在原始图片分辨率（1ft*1ft）中找到最合适的像素块的大小，1ft*1ft的分辨率也以用不同大小的测试像素块来检测：1像素*1像素（1像素），2像素*2像素（4像素），4像素*4像素（16像素），和8像素*8像素（64像素）。当随着图像的分辨率改变时，也可以自适应的调节检测像素块得大小，一种简单的自适应方式如分辨率为1ft*1ft的图像可以用1个像素来检测，当分辨率变为2ft*2ft时，可以用毗邻的4个像素的均值作为检测像素，分辨率为4ft*4ft时，可以用毗邻的16个像素的均值作为检测像素。

三、性能仿真

对于分辨率为1ft*1ft的图像，当采用不同的测试像素块时检测效果如图1所示：

（a）1个像素 （b）4个像素

（c）16个像素（d）64个像素

图1.不同测试像素块下的ROC曲线图

由上图的不同测试像素块下的ROC[3]曲线可以看出，对于分辨率为1ft*1ft的检测图像，当检测像素为1个时检测效果最差，当测试像素为16个时，由于包含的信息量增大，其检测效果最好，而当检测像素块增加到64个时，虽然信息量增加了，但是其中也包含了杂波的信息，从而导致检测效果反而变差。

四、结束语

本文对基于目标检测的CFAR检测器的优化算法作了介绍。并用matlab作了相应的仿真，结果表明在同一分辨率下可以找出合适大小的像素块来作为检测像素，从而提高了目标检测率。对于不同分辨率的检测图像提出了一种快速的自适应的检测像素块大小的选取方法。

参考文献：

[1]Ross,Timothy,Stephen Worrell,Vincent Velten,John Mossing,and Michael Bryant."Standard SAR ATR Evaluation Experiments using the MSTAR Public Release Data Set".Proceedings of Algorithms for Synthetic Aperture Radar Imagery V,volume 3370.The International Society for Optical Engineering(SPIE),Orlando,Florida,April 1998.

[2]Novak,Leslie M.,Gregory J.Owirka,and Christine ishen.''Performanceof a High-Resolution Polarimetric SAR Automatic Target Recognition System".The Lincoln Laboratory Journal.6:11-24,1993.

[3]ATRWG,"Applications of Confidence Intervals to ATR performance Evaluation,"ATRWG No.86-001,October 1988.