[發明專利]一種SAR圖像相干斑抑制方法

有效

• 申請號: 201710156351.5
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106971382B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 王澤龍;余奇;譚欣桐;朱炬波;劉吉英;嚴奉霞;王丹
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 11350 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 湯東鳳<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種SAR圖像相干斑抑制方法，所述方法利用乘性噪聲的概率密度函數和先驗信息構造了模型的逼近項、擴散項和稀疏約束，建立了稀疏偏微分方程模型，并通過交替優化求解，可以得到相干斑抑制后的SAR圖像。本發明基于稀疏偏微分方程的SAR圖像相干斑抑制方法可以有效克服傳統濾波方法與偏微分方程方法的不足，在抑制圖像相干斑、提高SAR圖像輻射分辨率的同時，很好的保持雷達目標的邊緣信息與散射特性，有效的實現SAR圖像質量提升，并且模型可穩健的數值求解，便于實現。

技術領域

本發明涉及圖像處理方法，具體涉及一種SAR圖像相干斑抑制方法。

背景技術

合成孔徑雷達是一種相干成像系統，當其對分布式目標成像時，同一空間分辨單元內大量散射點的回波具有干涉現象，表現在SAR圖像上即相干斑噪聲。相干斑噪聲不僅降低了SAR圖像輻射分辨率，還對邊緣檢測、圖像分割、目標分類等SAR圖像的后續應用產生不利影響，因此相干斑抑制是SAR圖像質量提升的重要環節。

目前相干斑抑制方法主要有兩種技術途徑，一是多視處理，二是濾波處理。多視處理通常會降低SAR圖像的空間分辨率，所以濾波處理成為相干斑抑制的主要手段。根據是否利用SAR圖像相干斑噪聲的統計特性可將濾波處理分成兩類，一是不使用相干斑噪聲統計特性的圖像濾波方法，如均值濾波、中值濾波、順序統計濾波器等；另一類是基于相干斑噪聲統計特性估計的濾波方法，由于其理論分析較為完善、計算過程較為簡單，因而備受重視，如Lee濾波、Kuan濾波、Frost濾波、Sigma濾波等。濾波方法具有較好的相干斑抑制效果，但是不能較好的保持SAR圖像目標的邊緣信息。

偏微分方程方法在圖像處理領域具有廣泛的應用，可有效克服濾波方法的不足，已經在SAR圖像相干斑抑制方面取得較好的效果。典型的偏微分方程模型包括線性擴散、非線性擴散、各向異性擴散以及復數域擴散、前后向擴散、高階擴散等。但是，由于上述偏微分模型最早是針對光學圖像的加性噪聲提出來的，故當其應用于SAR圖像的乘性相干斑噪聲時需要相應的改進，同時，波段不同導致同一目標在SAR圖像與光學圖像的電磁散射特性差別巨大，偏微分方程不能較好的保持雷達目標的散射特性。

稀疏偏微分方程方法是偏微分方程方法的改進，用于求解動態方程的穩定解，不能直接應用于SAR圖像相干斑抑制。需要解決的問題包括：其一，需要針對SAR圖像相干斑的乘性特性設計相應的逼近項，以達到相干斑抑制的目的；其二，借鑒已有的偏微分模型，構造合適的擴散項以實現目標邊緣保持；其三，根據目標特性構造合適的稀疏約束項以實現目標散射特性的保持。

發明內容

針對現有技術中的上述不足之處，本發明基于稀疏偏微分方程，通過根據SAR圖像相干斑的乘性特性設計模型逼近項，構造模型擴散項，并針對目標特性設計相應的稀疏表示項，提出一種SAR圖像相干斑抑制方法。

本發明“一種SAR圖像相干斑抑制方法”，包括如下步驟：

S1、建立稀疏偏微分方程模型

首先構造模型逼近項。由SAR圖像相干斑形成機理可知，SAR圖像均勻背景的條件概率密度函數可表示為

其中，w為觀測SAR圖像強度(或圖像幅度)，u為待估SAR圖像強度，N為圖像等效視數，φ(□)為Gamma函數。

由極大似然估計理論可知，稀疏偏微分方程模型的逼近項(簡稱為模型逼近項)可表示為：

(2)式中的泛函與現有技術中加性噪聲抑制時構造的2范數泛函不同，它是利用了乘性噪聲(也就是相干斑)的概率密度函數，依據極大似然估計得到的逼近項，體現了SAR圖像相干斑的乘性噪聲特性，可以起到抑制乘性噪聲的目的。

進一步求得所述模型逼近項(2)的Euler-Lagrange方程為：