[發明專利]增強目標特征的SAR圖像合成方法

有效

• 申請號: 201410100632.5
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103927741B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 俞鴻波;彭易錦;劉杰;周德民;陳懷新
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/50;G06T3/40;G06K9/46
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明是關于圖像處理領域的目標圖像合成技術，特別是涉及目標特征增強的SAR圖像合成方法。

背景技術

近幾年來合成孔徑雷達(SAR)成像技術的成熟使其成為對地觀測的一種重要手段。SAR具有全天候、全天時成像的特點，且能發現隱藏在樹叢、草堆、地表下的目標。與光學、紅外圖像相比，SAR成像質量受氣候與晝夜因素的影響較小，但是它也有圖像分辨率低等缺點，且圖像不易人眼判讀。

圖像合成技術將多個傳感器探測到的圖像通過特定方式合成，從而提供更加清晰的圖像細節信息。光學圖像成像分辨率較高，可獲得較為豐富的顏色、形狀和紋理信息。因此，在SAR圖像中自動提取目標區域，將SAR圖像、光學圖像與目標圖像合成，充分利用光學圖像中獲取的目標特征信息，可以有效的提高合成圖像中目標對比度，減小對目標解譯、識別的誤差和不確定性。

在多傳感器圖像合成方面，近年來國外使用紅外與可見光流式數據進行變比例合成，取得了較好的效果，且已經得到實際應用。不足是沒有對目標信息進行單獨處理。而SAR圖像由于成像機理與紅外圖像有很大不同，不能以流式數據與光學圖像進行合成，且SAR圖像中目標特性與紅外目標特性也有很大差異。因此，國外的方法并不適用。

目前，國內在SAR圖像合成方面的研究較少，但在SAR與光學圖像融合方面開展了一些研究，主要包括：

(1)主成分變換(PCA)，多光譜圖像進行PCA變換，提取第一主成分后，再將全色波段圖像拉伸到第一主成分的方差和均值；用拉伸后的全色波段圖像代替第一主成分，進行逆PCA變換，得到融合后圖像。基于PCA變換的圖像融合在保持圖像的清晰度方面有優勢。

(2)IHS變換融合，把光學圖像的3個波段合成的RGB假彩色圖像變換到IHS色度空間，然后用SAR圖像代替其中的I值，再變換到RGB顏色空間，形成融合后影像。

(3)Brovey融合，將參與RGB組合的每個波段與該組合波段總和做比值計算進行正規化，以保持低分辨率影像的光譜分辨率，然后將比值結果乘以高分辨率波段的亮度以獲取高頻空間信息，優點是銳化影像的同時能夠保持原多光譜影像的信息內容，具有很高的光譜信息保真度。缺點是對中高光譜的低空間分辨率RGB組合選擇比較麻煩。

(4)高通濾波融合，采用高通濾波來抑制高分辨率影像中的低頻光譜信息和增強高頻空間信息，處理后的高分辨率影像和低分辨率影像相加可以達到提高低分辨率影像的空間分辨率。

(5)小波變換融合，對參與融合的遙感圖像數據進行小波正變換，將圖像分解為高頻信息和低頻信息。分別抽取來自高空間分辨率影像分解后的高頻信息和低空間分辨率的低頻信息進行小波逆變換，生成融合圖像。

上述方法主要針對圖像像素進行，不具備明顯的目標指示特性，沒有充分發揮SAR圖像目標探測能力的優勢。

發明內容

本發明目的在于提供一種增強目標特征的SAR圖像合成方法，實現SAR圖像和光學圖像的合成并增強目標特征。

為達到上述的目的，一種增強目標特征的SAR圖像合成方法，步驟如下：

首先將從外景獲得的經過配準的合成孔徑雷達SAR圖像和光學數字圖像讀入計算機內存圖像合成程序軟件，經計算機中的色彩轉換模塊對光學圖像進行色彩預處理，按紅R、綠G、藍B分成三分量彩色圖像像素，并將彩色圖像經亮度計算轉換為灰度圖像；SAR圖像目標提取模塊提取目標區域信息，將SAR圖像的歸一化直方圖作為統計分布模型，將SAR圖像分成目標區域和背景區域，然后通過恒虛警目標檢測SAR圖像中的高亮點，并依據圖像合成程序中預先存儲的先驗目標標記信息對亮點的目標形狀、位置特征進行區域合并形成SAR目標區域圖像，同時剔除虛警；目標特征提取模塊利用SAR圖像檢測到的目標區域位置信息作為初始目標位置參考，采用最大方差法對光學圖像進行目標區域分割，提取光學圖像的目標區域和邊緣特征；圖像合成模塊將SAR目標區域圖像、SAR背景區域圖像和光學圖像分別放在不同顏色通道上計算出彩色合成圖像，對三通道彩色圖像進行初次合成，最后將提取到的光學圖像目標邊緣疊加到合成圖像中生成合成圖像。

本發明相比于現有技術具有如下顯著優點：