[發明專利]一種基于相干圖遷移聚類的SAR圖像分割方法

在審

• 申請號: 201410804501.5
• 申請日: 2014-12-20
• 公開（公告）號: CN104484880A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 緱水平;焦李成;徐炎;馬文萍;王爽;張向榮
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/66
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張恒陽

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，可用于干涉SAR圖像分割，作為進一步干涉SAR圖像理解和解譯的基礎，具體是一種基于相干圖遷移聚類的SAR圖像分割方法。

背景技術

傳統SAR圖像表示的是地面的二維平面信息，不包含地面的高度信息。單幅SAR圖像的相位是由電磁波傳播路徑和地面目標的隨機散射相位決定的，因此對于單幅的SAR圖像的相位是不能使用的。為了利用SAR圖像的相位信息引入了干涉技術，通過使用兩副天線同時觀測、或者兩次平行的觀測，成像得到同一地區SAR復圖像對，在利用衛星的軌道信息、電磁波波段、天線與地面點幾何關系等參數和SAR圖像對應像素點之間的絕對相位差來精確地測量出圖像上每一點的高程或變化信息。

相干圖是由相干系數組成的，而相干系數是評價獲取相位質量的重要指標。它是由干涉SAR兩幅復圖像共軛相乘取其模值得到，相干性的大小與目標圖像的散射特性有關，即兩次獲取數據之間地面的散射特性如果發生變化，那么相干程度減弱，相干系數的值減小。

由于SAR圖像成像機理的特殊性以及復雜性，所成圖像中有大量相干斑噪聲，導致SAR圖像的可分性較差，傳統方法得到分類結果不夠理想。半監督聚類算法可以得到相比傳統聚類算法更好的結果，但是半監督分割方法則需要一定數量標簽數據，SAR圖源本身已經比較稀缺，標記過的數據更少，加之SAR覆蓋范圍廣，若要標記新的SAR圖像數據則需要花費大量人力物力，代價太大。A.Elmzoughi等將相干圖信息用于干涉SAR圖像分類，把干涉SAR的主圖，副圖和相干圖看作為三維向量，運用FCM算法進行聯合分類。分類效果雖然比只用主圖信息的分類效果要好，但是該方法只是簡單的利用相干圖的樣本信息，并沒有挖掘相干圖與主副圖值之間的深層關系。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于相干圖遷移聚類的SAR圖像分割方法，以在不需要標記SAR圖像數據的情形下，充分利用由干涉SAR圖像獲取的相干圖信息，在傳統方法分割結果基礎上進一步改善干涉SAR圖像的分割結果。

本發明的技術方案是：一種基于相干圖遷移聚類的SAR圖像分割方法，包括以下步驟：

(1)對干涉SAR數據進行讀取、配準后，獲取目標SAR圖像；

(2)計算干涉SAR的相干系數，獲取干涉SAR的相干圖；

(3)對目標SAR圖像和干涉SAR的相干圖中的每一個像素點提取10維小波特征；

(4)利用提取的10維小波特征對目標SAR圖像進行初始分割；

(5)利用K-SVD算法對目標SAR圖像中的每一類數據訓練字典，得到目標字典D_i?i＝1,2,3,...,k和對應的目標稀疏系數x；

(6)按照最近鄰準則，計算相干圖數據中距離目標SAR圖像聚類中心C_i?i＝1,2,3,...k最近的一批數據Y_i'i＝1,2,3,...k，并運用K-SVD算法訓練數據Y_i'i＝1,2,3,...k的每一類字典作為輔助字典D_i'i＝1,2,3,...,k和得到對應的輔助稀疏系數x'；

(7)按照線性加權重構誤差最小化原則，計算目標SAR圖像中的每一個數據y對應k個類別的誤差值Z_i：