广义S变换域时频特征分析及微弱目标检测方法研究-信号与信息处理专业论文.docxVIP

摘 摘 要 万方数据 万方数据 摘 要 图像信号中的微弱目标检测一直以来都是信号检测与估计领域的一个重要 的研究方向，在过去的十多年中，该领域得到了科研工作者的广泛的关注，它在 多个方面都取得了长足的进步。但是，由于其应用环境复杂多变，在目前已经存 在的各个微弱目标检测方法之中，仍然没有哪一种方法能够完全地解决在该领域 所遇到的所有的问题。本文在研究前人所取得的成果的基础之上，将图像信号 S 变换这种时频分析方法引入图像信号的微弱目标检测领域，并在此领域开展了一 系列的研究工作，具有一定的理论意义和应用价值。 论文的主要工作及贡献如下： （1）本论文首次将信号 S 变换的应用领域从一维信号处理领域推广到了二 维图像信号处理中的微弱目标检测领域，具有一定的创新性。 （2）本论文首先从信号的基本 S 变换的定义入手，讨论了它和短时傅里叶 变换以及连续小波变换之间的联系，然后对信号基本 S 变换的变换窗函数做了一 些改进，引出了信号的广义 S 变换（GST）理论，并且根据信号 GST 的特点，给 出了 GST 的快速实现算法。 （3）在图像信号 GST 谱的高维特征数据的可视化方面，本论文研究并实现 了图像信号 GST 谱的数据切片显示方式、主值频率及谐波能量累加值显示方式和 特征数据体绘制显示方式等三种主要的数据可视化方式。 （4）本论文重点研究了图像信号 GST 域特征数据所表达的意义，分析了微 弱目标和环境背景在图像信号 GST 谱中所存在的差异，并以此作为在图像信号 GST 域进行微弱目标特征提取与分析的重要依据。在此基础之上，本文提出了两 种基于图像信号 GST 的微弱目标检测方法，并成功研制出了一套基于 GST 的图 像信号微弱目标检测软件系统，从多个实际应用场景的算法仿真来看，本文所提 出的微弱目标检测算法可以有效的实现不同场景下的微弱目标检测。 关键词：广义 S 变换，时频分析，特征提取与分析，数据可视化，微弱目标检测 I ABSTRACT ABSTRACT ABSTRACT Dim target detection in image signal is always an important research direction of signal detection and estimation area. This area gained a lot of concern from researchers, and had made progress in lots of aspects in the past ten years, but none of the existed dim target detection method can solve all the problems in this area because of complex application background. Based on the previous research, this dissertation introduces S Transform into image dim target detection and carries out a series of research work on this area. It has a certain theoretic meaning and application value. The major work and contribution of this dissertation list as follow: This dissertation has extended the application field of S Transform from one dimensional signal process to 2D image signal dim target detection for the first time. This dissertation starts from the definition of S Transform, and discusses the relationship between S Transform and Short Time Fourier Transform (STFT) as well as the Continuous Wavelet Transform (CWT). It makes some modification on the window function of S Transform and introduces the theory of Generalized S Transfo