本发明涉及水声图像目标自动检测与识别，具体领域为一种基于底追踪分层合成孔径声纳图像目标恒虚警检测方法。
背景技术：
1、合成孔径成像声纳(synthetic aperture sonar sas)技术在水下测绘和海洋工程等领域得到了广泛应用，但是在长时间大面积区域扫海过程中，单纯依靠人工发现和识别目标，工作时间长、强度大，工作疲态情况下错报和漏报概率高，并且随着无人平台扫海技术的发展，用户对于实时扫海过程中的目标自动报警需求日益迫切。
2、合成孔径成像声纳目标自动报警技术属于国内外研究难点，主要在于两点，一是时变和空变的水声信道对在其中传播的声信息产生各种复杂作用，导致声学图像与光学图像相比，成像分辨率低质量差，成像质量差，例如海水介质对声波能量的吸收损失，声传播中的体积扩散，多途、混响及各种环境噪声的影响；二是合成孔径声纳成像多周期相干机理导致目标图像获取难度大、数据样本量少，使得合成孔径声纳成像目标识别分类工作难度增大，且由于样本数量不足，依托大数据驱动的基于深度学习理论的目标自动识别技术无法有效地使用到合成孔径成像声纳目标自动报警技术中去。
3、随着无人探测平台的快速发展，如何依靠图像处理、模式识别等计算机程序来自动、快速、高效、鲁棒地提取出合成孔径声纳图像目标信息并实现目标自动报警已经变得愈发重要。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于底追踪分层合成孔径声纳图像目标恒虚警检测方法。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于底追踪分层合成孔径声纳图像目标恒虚警检测方法，包括如下步骤：
3、(1)、采用对数变换和空间均值滤波将原始合成孔径声纳图像乘性噪声变成加性噪声，通过指数变换还原实现合成孔径声纳图像降噪增强处理；
4、(2)、运用三级判决寻底法实现合成孔径声纳图像的水底分层归类；
5、(3)、依据水层与海底环境设置差异化的虚警率值，运用恒虚警图像分割方法得到水层、海底可疑目标图像；
6、(4)、运用腐蚀、膨胀数学形态学类方法消除可疑目标图像中的孤立点，降低可疑目标轮廓分割提取干扰项；
7、(5)、通过区域生长法将具有相似性质的像素点集合起来，构成独立的区域，实现可疑目标轮廓特征提取；
8、(6)、根据建立的水下目标特征库进行可疑目标特征匹配，通过计算可疑目标强度隶属度、面积隶属度和体态比隶属度，设置目标多维隶属度阈值，比对阈值门限，完成可疑目标的水下目标判定，并根据目标深度位置与海底高度综合判断目标悬浮、沉底环境状态。
9、在其中一些实施例中，所述的三级判决寻底法，包括以下步骤：
10、步骤1)、设定海底界面位置在合成孔径声纳图像中位置depth(k)，k代表第kping；depth(1)为第1ping海底界面位置，统计第1ping数据平均散射声强e1，从第1ping数据头开始判断，若自深度h1起连续n米处散射强度均大于3e1，则第1ping的海底界面depth(1)＝h1；
11、步骤2)、统计下一ping数据的平均能量ek，并从该ping数据头开始判断，若自深度hk起连续n米处散射强度均大于3e1，则该ping的海底界面为hk，否则为上一ping的海底界面深度，即depth(k)＝depth(k-1)；
12、步骤3)、若hk-depth(k)＜m，m根据地貌变化趋势选取，经验选值为0.5，采用增益为常数0.7的kalman滤波器进行滤波，即depth(k)＝0.7*hk+0.3*depth(k-1)，并将界面非连续标志flag置0；若hk-depth(k)≥m，则采用增益为常数0.01的kalman滤波器进行滤波，即：depth(k)＝0.01*hk+0.99*depth(k-1)，flag加1；
13、步骤4)、判断flag值，当flag＞100时，表示连续100ping数据的海底线异常震荡，此时，初始化起始起点重新开始海底线检测，返回步骤1)；
14、步骤5)、最终得到的一维数组depth即为合成孔径声纳图像的海底线位置。
15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法首先利用对数变换、均值滤波和指数变换实现合成孔径声纳图像的降噪增强，然后利用三级判决寻底法实现合成孔径声纳图像的水底分层归类，其次利用恒虚警率(constant false alarm rate cfar)图像分割、数学形态学孤立点去除实现声纳图像目标分割，随后通过种子生长法提取可疑目标轮廓，根据建立的目标特征库，计算可疑目标的隶属度实现可疑目标与目标特征库的特征匹配，得到目标分类识别结果；最后通过比较目标和海底的相对位置实现目标环境判决；可实现声纳小数据样本下目标的高置信分类识别和环境判决。
16、本方法通过合成孔径图像分层处理，区别设置恒虚警检测窗口参数，具有良好的环境适应性，经多次湖上、海上实际数据验证，本方法对水下目标具有稳定和高置信的识别能力。
17、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂，通过本申请的实施例对本申请进行详尽说明和了解。
1.一种基于底追踪分层合成孔径声纳图像目标恒虚警检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于底追踪分层合成孔径声纳图像目标恒虚警检测方法，其特征在于：所述的三级判决寻底法，包括以下步骤：
