합성개구레이다 영상의 해수면클러터 제거와 선박 탐지 향상 방안 연구 = A Study on Improvement Method for Ship Detection by Suppressing Sea Clutter of SAR Imagery

국문 초록 (Abstract)

합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)로 획득한 영상에서 클러터를 제거하고 용이하게 선박을 탐지할 수 있는 방안을 연구하였다. 연구를 통하여 선박 탐지를 방해하는 해수면 클러터(Sea Clutter)의 확률밀도 함수가 웨이블 분포(Weibull Distribution)를 따르고 있음을 알았다. 이 과정에서 SAR 영상의 웨이블 분포의 형상모수(Shape Parameter)가 지상 레이다의 형상모수보다 큰 값임을 되었다. 문턱값 설정시 필요한 형상모수를 분석한 결과 지상 레이다의 형상모수는 1~2 정도지만, SAR 영상은 4.6~5.2를 보였다. 이에 따라 CA-CFAR(Cell Averaging-Constant False Alarm Rate) 처리를 위한 문턱값(Threshold Level)을 구하기 위하여 형상모수를 다소 확장하여 4.3~5.5 사이에서 변화시키면서 웨이블 난수(Random Numbers)를 발생시켜 도출하였다.
도출된 문턱값을 기존의 CA-CFAR와 개선된 CA-CFAR에 반영하여 SAR 영상에 대한 CA-CFAR 처리를 수행한 결과 우수한 신호 대 클러터비(Signal to Clutter Ratio)와 이론과 근사하는 오경보 확률(Probability False of Alarm)의 개선을 확인하였다. 원 영상의 SCR은 5.75dB였으나 기존 방식으로는 21.42dB, 개선된 방식으로는 23.69dB의 개선을 얻었다. 시스템 요구 오경보 확률도 이론과 근접한 결과가 도출되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We studied to remove the clutter and to detect the vessel easily from the SAR(Synthetic Aperture Radar) imagery. I have found that the PDF(Probability Density Function) of sea clutter that interferes with ship detection obeys Weibull Distribution. In the research, the shape parameters of the Weibull distribution of the SAR image became greater than those of the ground based radar. The shape parameters of ground based radars are about 1.0 ~ 2.0, but the SAR images showed 4.6 ~ 5.2. To obtain the Threshold Level for processing CA-CFAR(Cell Averaging/Constant False Alarm Rate), I have changed the shape parameters between 4.6 ~ 5.5, resulting in a random number.
CA-CFAR processing of SAR imagery by reflecting the derived threshold levels into the existing CA-CFAR and the proposed CA-CFAR confirmed improvements in the Signal to Clutter Ratio and the PFA(Probability False Alarm Rate). The SCR of the original image was 5.75 dB, but the improvement was 21.42 dB in the existing method and 23.69 dB in the proposed method. The demanded PFA was also close to the theory.