[發明專利]一種單極化合成孔徑雷達圖像偽彩化方法

在審

• 申請號: 201710560999.9
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107392877A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 仇曉蘭;金燕;蔣莎;劉虹
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所蘇州研究院
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40;G06T7/90
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 王銘陸

技術領域

本發明涉及一種夜光效果的單極化合成孔徑雷達(SAR)圖像偽彩化方法，屬于灰度圖像偽彩色編碼技術領域。

背景技術

偽彩色增強是將灰度圖像經過線性或者非線性變換轉換成彩色圖像的過程。由于人眼對彩色信息比較敏感，所以應用偽彩色增強技術有利于突出圖像的細節，提高目標識別、解譯的效率。相比于多極化、多波段的偽彩色增強方法，面向單極化SAR圖像的方法比較少。

經典的SAR圖像偽彩色增強方法稱為偽彩色編碼。偽彩色編碼是將灰度圖像轉換為具有不同顏色的偽彩色圖像的過程，是一種重要的圖像增強方法。灰度圖像偽彩色編碼主要分為基于頻率域的方法和基于空間域的方法[Wayne Niblack.An Introduction to Digital Image Processing[M].Englewood Cliffs:Prentice Hall International,1986]。前者的實現方式是把圖像從空間域轉換到頻率域，采用不同的濾波器將其分為三個分量，然后將這三個分量以某種組合對應到某個顏色空間模型中形成偽彩色圖像。輸出的偽彩色與灰度圖像的灰度級無關，只與灰度圖像的不同空間頻率成分有關。基于空間域的方法主要是強度分層法，又稱密度分層法。該方法是將圖像灰度級用N個平面去切割，得到N個不同灰度級的區域。然后給這N個區域中的像素人為地賦予N中不同的顏色，就可以得到具有N種顏色的偽彩色圖像。此外，文獻[曹茂永，郁道銀，孫農亮.基于RGB三基色和像素自身變換的灰度圖像偽彩色編碼[J].工程圖學學報，2001:94-97]提出了一種基于RGB三基色和利用像素自身變換進行灰度圖像偽彩色編碼的新方法，該方法對圖像的灰度值進行處理得到正像素圖像、負像素圖像、迭加圖像，實現了灰度圖像的等密度偽彩色編碼。

近年來興起的顏色遷移方法可用于將彩色圖像的顏色信息傳遞給灰度圖像，為SAR圖像偽彩色增強提供了新思路。文獻[王曉穎，王眾嬌.基于顏色遷移的單極化SAR圖像偽彩色增強[J].測繪與空間地理信息,2006,39(8):87-89]提出了一種基于顏色遷移的單極化SAR圖像彩色增強方法。該方法將SAR圖像利用非線性編碼形成一幅過渡的彩色圖像，然后利用保持細節的顏色遷移方法在顏色遷移的過程中保留細節信息，最后用變換系數的方式進行色調調整，使處理后的圖像與光學圖像有著相同的顏色風格。之后，余磊在其碩士學位論文[余磊.極化SAR圖像偽彩色增強與可視化方法研究[D].解放軍信息工程大學.2012]中設計和實現了一種基于領域搜索的SAR圖像顏色遷移方法，該算法利用像素的領域統計值來指導灰度圖像與參考彩色圖像之間的像素匹配過程，當匹配完成后，將對應的參考圖像的顏色遷移到原始圖像上，同時保留原始圖像的亮度信息。

上述方法中，基于頻率域的方法得到的偽彩圖像中不同彩色分量體現的是圖像灰度在空間中變化的快慢程度。對于SAR圖像而言，由于相干斑噪聲的存在，該方法得到的偽彩圖像往往會顯得雜亂，視覺效果較差，不利于SAR圖像的判讀解譯。

而新興的基于光學圖像顏色遷移的方法，偽彩化圖像的色調完全由參考圖像的色調決定，需要人為選擇與SAR圖像上包含地物種類相似的、色調差異度大的彩色圖像才能獲得較好的增強效果，并且算法復雜度比較高。需要說明的是，基于顏色遷移的方法主要目的是使得SAR灰度圖像具有類似光學彩色圖像的色彩效果，從而能夠便于人們理解。對于SAR圖像而言，圖像灰度體現得是地物目標對微波的散射強度，由于人造目標與自然地物的微波散射特性往往存在很大區別，因此SAR圖像能夠比較好的區分人造目標和自然地物，這是SAR圖像的比較明顯的特點。然而由于微波散射強度的動態范圍非常大，因此普通的灰度圖像顯示往往不利于上述信息的呈現。而基于光學圖像顏色遷移的方法則也不能夠很好的體現SAR圖像的這一特點，不能很好的區分人造目標和自然地物。

與本發明最相近的現有技術是基于空間域的強度分層法，現有空間域強度分層技術的缺點是：強度分層策略的普適性不夠，所獲得的偽彩色圖像在不同場景下難以得到穩定的彩色圖像風格，偽彩圖像顏色比較雜亂，不利于區分人造目標和自然地物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中的不足提出一種簡單易行、效果穩定的單極化SAR偽彩增強方法，使得獲取的偽彩色圖像具有獨特的夜光效果，能夠很好的區分具有強散射的人造目標和具有較弱散射的自然地區，具體表現為弱散射區域體現為墨藍色，強散射目標體現為橙黃色，具有強烈的視覺區分度，有利于目標判讀解譯。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案