[發(fā)明專利]基于各向異性擴散和互信息勻質性測度的SAR圖像降斑方法

有效

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• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102521811B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 黃勇;董云龍;張磊;關鍵;蔡復青;袁湛;何友;李秀友;張林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于各向異性擴散和互信息勻質性測度的SAR圖像相干斑抑制算法，主要解決現(xiàn)有多數(shù)相干斑抑制算法在去除勻質區(qū)域中的噪聲的同時無法有效保留圖像中的結構特征的缺陷。其實現(xiàn)過程是：(1)對輸入圖像中的每個像素點，計算該點的互信息勻質性測度；(2)利用互信息勻質性測度構造各向異性擴散方程的擴散系數(shù)；(3)利用新建的擴散系數(shù)對均勻區(qū)域進行各向同性擴散，對邊緣區(qū)域進行各向異性擴散；(4)對圖像進行一定次數(shù)的迭代擴散后，輸出最終的降噪圖像。與現(xiàn)有的各向異性擴散降斑方法、空域及小波域降斑方法相比，本發(fā)明在增強均勻區(qū)域的噪聲平滑效果的同時，還能有效保留圖像中結構和細節(jié)特征，各方面的降噪性能提升顯著，可用于SAR圖像的分割、分類與目標識別。

技術領域

本發(fā)明屬于圖像處理技術領域，涉及一種SAR圖像相干斑抑制方法，可用于對SAR圖像分割、分類和目標識別。

背景技術

針對SAR圖像的抑斑算法的基本目標是在抑制圖像均勻區(qū)域斑點噪聲的前提下，保留圖像的邊緣、紋理和強反射點目標。針對SAR圖像中的斑點噪聲為乘性的特點，人們發(fā)展了許多的降斑算法。這類算法大致可以分為空域濾波算法和變換域濾波算法。典型的空域濾波算法有Lee濾波器，Kuan濾波器和Frost濾波器；典型的變換域濾波算法包括小波域、Contourlet域、curvelet域濾波算法。然而，不管是空域濾波算法，還是小波域濾波算法，它們在抑制相干斑時是各向同性的，即對邊緣附近各個方向平滑程度相同，因此必然會破壞圖像中的邊緣和細節(jié)信息。基于非線性偏微分方程的圖像濾波方法能夠在降噪的同時增強圖像的邊緣。Yu Yongjian等提出了一種各種異性擴散相干斑抑制算法——SRAD(specklereduction anisotropic diffusion)。SRAD能夠在均勻區(qū)域進行各向同性擴散，而在邊緣附近進行各向異性擴散，因此可以在去除均勻區(qū)域相干斑噪聲的同時增強和保護圖像的邊緣，但經過對SRAD的深入研究，發(fā)現(xiàn)其在均勻區(qū)域的降斑效果卻不佳。主要是因為SRAD將變差系數(shù)作為勻質性測度來辨別圖像中均勻區(qū)域、異質區(qū)域以及邊緣，而變差系數(shù)極易受到相干斑噪聲的影響，因此在均勻區(qū)域進行擴散時，有可能因為受到噪聲影響而停止擴散，這樣就使得均勻區(qū)域內噪聲平滑不夠充分。雖然可以通過增加迭代次數(shù)來解決，但隨著迭代次數(shù)的增加圖像中的邊緣和紋理信息會最終而變得模糊。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服SRAD的不足，提出一種基于互信息勻質性測度的各向異性擴散降斑方法，以提升各向異性擴散降斑方法在均勻區(qū)域的平滑效果并保留圖像中的邊緣和細節(jié)信息。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實現(xiàn)步驟如下：

步驟1：根據(jù)圖像的格式(強度與幅度)求解相干斑變差系數(shù)τ₀，當輸入圖像為強度格式時，當為幅度圖像時，

步驟2：計算圖像中每一個像素點的互信息勻質性測度τ_i，j：

步驟3：利用互信息勻質性測度構建各向異性擴散偏微分方程的擴散系數(shù)，即對像素點(i，j)，其對應的擴散系數(shù)表達式為

步驟4：基于步驟(3)得到的擴散系數(shù)，利用各向異性擴散偏微分方程對圖像中每一個像素點的灰度值進行迭代更新；

步驟5：更新迭代次數(shù)n：n＝n+1，并判斷n是否超過設定的最大迭代次數(shù)，若是輸出處理后的降噪圖像；否則，返回步驟2。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：本發(fā)明相對于經典的空域濾波器如Lee濾波器、Frost濾波器及變換域濾波方法，其優(yōu)勢在于不僅可以有效去除SAR圖像中均勻區(qū)域的相干斑噪聲，還能夠保留圖像中的重要紋理信息并增強圖像的邊緣；相對于以往的各向異性擴散抑斑方法，本發(fā)明的優(yōu)勢在于可以增強均勻區(qū)域內對噪聲的平滑效果。本發(fā)明的特點是由于使用了更加精確且對噪聲不敏感的互信息勻質性測度作為SAR圖像勻質區(qū)域、異質區(qū)域及邊緣區(qū)域的檢測算子，因此可以在勻質區(qū)域內進行充分的各向同性擴散從而盡可能地平滑掉噪聲，在邊緣與紋理區(qū)域進行各向異性擴散從而盡可能地保留原始圖像信息。