西安电子科技大学学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (3): 217-231.doi: 10.19665/j.issn1001-2400.20250503

• 第二十七届中国科协年会——AI时代网络技术创新 • 上一篇    下一篇

SAR图像快速扩散生成方法

顿皓(), 田春娜(), 李向阳(), 单笑(), 郭宇杰()   

  1. 西安电子科技大学 电子工程学院,陕西 西安 710071
  • 收稿日期:2024-11-01 出版日期:2025-06-20 发布日期:2025-05-21
  • 通讯作者: 田春娜(1980—),女,教授,E-mail:chnatian@xidian.edu.cn
  • 作者简介:顿 皓(2002—),男,西安电子科技大学硕士研究生,E-mail:hdun@stu.xidian.edu.cn
    李向阳(1998—),男,西安电子科技大学博士研究生,E-mail:lxy@stu.xidian.edu.cn
    单 笑(1998—),女,西安电子科技大学硕士研究生,E-mail:m15229255787@163.com
    郭宇杰(2002—),女,西安电子科技大学硕士研究生,E-mail:24021211627@stu.xidian.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62173265);航空科学基金(F024020021)

Accelerated diffusion-based method for SAR image generation

DUN Hao(), TIAN Chunna(), LI Xiangyang(), SHAN Xiao(), GUO Yujie()   

  1. School of Electronic Engineering,Xidian University,Xi’an 710071,China
  • Received:2024-11-01 Online:2025-06-20 Published:2025-05-21

摘要:

现有基于深度学习的SAR目标分类算法性能依赖于大量数据,但受限于高采集成本和目标非合作性等影响,获取的数据量有限,从而导致算法性能显著下降,限制了雷达图像分类的广泛应用。目前基于生成对抗网络的SAR图像生成方法存在生成质量低、易发生模式坍塌和数据影响因子不可控等问题。为此,提出了一种SAR图像快速扩散生成方法,以提高基于深度学习方法的雷达目标识别准确率。通过在扩散模型中嵌入基于互注意力的条件机制,将SAR图像目标的类别和方位角分别进行编码,从而引导扩散模型生成指定类别和方位角的SAR图像。为解决扩散模型生成速度慢的问题,采用快速求解器DPM-Solver加速采样过程,并探究不同超参数对生成质量的影响。在MSTAR数据集上的实验表明,在数据量为60%时,扩散模型生成的增广样本可以将目标分类模型对SAR目标的分类准确率从95.16%提升至97.62%,并且使用DPM-Solver加速生成后的增广样本能够进一步将分类准确率提高到97.98%。

关键词: 扩散模型, 合成孔径雷达, 图像生成, 目标分类

Abstract:

Existing deep learning algorithms for Synthetic Aperture Radar (SAR) target classification rely heavily on large datasets.However,the high cost of radar data acquisition and the non-cooperative targets limit data availability,significantly degrading algorithm performance.This limitation restricts the widespread application of radar image classification algorithms.Current methods for generating SAR images using generative adversarial networks face challenges such as a low-quality output,mode collapse,and uncontrollable factors.To address these issues,we propose an accelerated diffusion-based method for SAR image generation to enhance the radar target recognition accuracy.By embedding a cross-attention conditional mechanism,we encode the class and azimuth of targets to guide the generation of SAR images with specified classes and azimuth angles.To overcome the slow generation speed of the diffusion model,we utilize the DPM-Solver to accelerate the sampling process and explore the impact of different hyperparameters on generation quality.Experiments on the MSTAR dataset demonstrate that with 60% of the data,the augmented samples generated by the diffusion model can enhance the classification accuracy of the SAR target classification model from 95.16% to 97.62%.Moreover,the augmented samples generated by the DPM-Solver can further improve the classification accuracy to 97.98%.

Key words: diffusion model, synthetic aperture radar, image generation, target classification

中图分类号: 

  • TP391