[發明專利]基于核回歸的SAR圖像相干斑抑制

在審

• 申請號: 201410081817.6
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103871031A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王爽;焦李成;于佳平;霍麗娜;侯彪;馬文萍;馬晶晶
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于遙感圖像數據處理技術領域，具體地說是一種圖像相干斑抑制方法，該方法可用于SAR圖像的相干斑抑制。

背景技術

合成孔徑雷達SAR是一種高分辨率成像雷達。SAR不受氣候、晝夜的影響，具備全天時、全天候的特點，在對地觀測系統中，裝備高分辨率的合成孔徑雷達的航空系統機動性好、響應速度快，在災害應急處理方面優勢顯著。作為衛星數據的有效補充，雷達在地形測繪、災害監測評估、環境與國土資源監測等領域具有廣泛的應用價值。特別是在災害應急處理方面，雷達系統能及時為災害應急處理提供信息豐富、清晰準確的圖像，對及時開展救援、進行受災評估、減輕災害損失具有重要意義。但由于SAR系統采用的是相干微波源進行成像，回波的振幅在相干疊加時會相互疊加或抵消，得到的總回波強度與子回波平均強度之間會存在一定的偏差，在SAR圖像中這種隨機偏差以強噪聲的形式呈現，這種噪聲通常被稱為相干斑。因為原理的缺陷性，SAR圖像中相干斑影響了后續的圖像解譯，因此如何抑制SAR圖像中的相干斑，提高圖像的解讀能力以及獲得更多的信息成為一個重要的問題。SAR圖像相干斑抑制的目標是在去除圖像中的相干斑及盡可能的保持圖像的細節信息。

SAR圖像的相干斑是一種復雜的乘性噪聲模型，對于斑點噪聲這種特殊的性質，在過去的近二十年中，人們提出了很多經典的SAR圖像相干斑抑制方法。如Lee濾波，增強Lee濾波，Kuan濾波等。這些方法是用一個已定義好的濾波器窗來估計局域相干斑的方差，并進行濾波處理，其結果通常過分的平滑了圖像的邊緣細節信息，在一定程度上取得了較好的效果，但存在模糊了邊緣和點目標的缺陷。除了在空域進行圖像相干斑抑制外，1995年，美國學者Donoho把小波理論引入到圖像去噪中，提出了小波軟閾值方法。小波軟閾值法開創了變換域進行圖像去噪的先河，之后涌現了許多變換域去噪的優秀成果，包括多尺度變換的圖像去噪方法。小波軟閾值方法是一種非線性的算法，依然存在破壞圖像細節信息的問題，對圖像的輻射特性保持也不好。

核回歸方法本質上是一種空域局部平均的去噪方法，不同的是它依賴于被處理數據本身來指定這個模型的結構，這個模型是基于泰勒局部展開，采用的是非參數化方法，模型建立在圖像的數據特征上。核回歸分析應用于圖像去噪最早是由H.Takeda和S.Farsiu等人于2005年提出，隨后又得到了進一步的發展。其濾波效果與目前非常優秀的非局部均值方法NLM和三維塊匹配的聯合濾波BM3D方法相差無幾，但是以上核回歸算法目前只應用于噪聲模型為加性的自然圖像中，不能用到噪聲模型為乘性的SAR圖像中。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種基于核回歸的SAR圖像相干斑抑制方法，將性能優異的核回歸去噪方法擴展到噪聲模型為乘性的SAR圖像中，實現對SAR圖像充分濾波的同時保持點目標和邊緣細節信息。

為實現上述目的，本發明技術方案包括如下步驟：

(1)讀入一幅SAR圖像，并進行邊界鏡像對稱擴展，擴展半徑為N，取圖像中的一個像素點x，以該像素點為中心取(2×N+1)大小的鄰域窗w;

(2)用索貝爾（Sobel）算子計算鄰域窗內w每一個像素點的水平梯度與垂直梯度；

(3)根據得到的水平梯度與垂直梯度計算以像素點x為中心的鄰域窗w自適應協方差矩陣C；

(4)依據步驟(4)得到的局部自適應協方差矩陣C，計算以像素點x為中心的鄰域窗w平滑矩陣H；

(5)依據計算得到的平滑矩陣H，利用權重影響，求得該像素點步驟1中的像素點x的相干斑抑制結果；

(6)對SAR圖像每一個像素點按步驟(1)—(5)進行處理，得到每一個像素點的相干斑抑制結果，從而得到所述SAR圖像的相干斑抑制結果。

(7)將步驟6得到的結果，按照步驟(1)—步驟(6)進行迭代處理，得到最終的所述SAR圖像的相干斑抑制結果。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明是基于SAR圖像的乘性噪聲模型而提出的，更加符合SAR圖像的相干斑抑制，對同質區域的濾波更加平滑；

2、本發明充分利用了圖像的結構信息，克服了增強Lee的濾波等方法無法表示圖像大量豐富的局部結構；

3、本發明用索貝爾Sobel算子計算圖像的初始水平梯度與垂直梯度，減少計算量，能夠快速有效的處理大幅面的SAR圖像；

附圖說明

圖1是本發明的流程圖；

圖2是本發明仿真使用的barbara自然圖像模擬的SAR圖像；

圖3是本發明仿真使用的光學圖像模擬的SAR圖像；