[發明專利]基于對數變換與伽柏卷積的SAR圖像邊緣檢測方法

有效

• 申請號: 201910688034.7
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110533679B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 尚榮華;林俊凱;焦李成;尚凡華;馬文萍;王蓉芳;李陽陽;馮婕;張夢璇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于對數變換與伽柏卷積的SAR圖像邊緣檢測方法，其特征在于，生成伽柏函數卷積核模型，獲得對數變換卷積圖，獲得對數變換邊緣定位圖；該方法的具體步驟包括如下：

(1)生成伽柏函數卷積核模型：

(1a)按照的排列順序，依次設置第一至第四十八的伽柏函數卷積核的傾斜角，將第一至第十六的伽柏函數卷積核的邊長均設置為9，將第十七至第三十二的伽柏函數卷積核的邊長均設置為13，將第三十三至第四十八的伽柏函數卷積核的邊長均設置為15；

(1b)按照下式，利用設置的伽柏函數卷積核的參數，計算每個伽柏函數在不同坐標位置的卷積核的數值，將每個伽柏函數卷積核中所有坐標位置的卷積核的數值，組成該伽柏函數卷積核，將所有的伽柏函數卷積核組成伽柏函數卷積核模型：

其中，w_ixy表示第i個伽柏函數卷積核中位于橫坐標x_i，縱坐標y_i處的伽柏函數卷積核的數值，exp表示以自然常數e為底的指數操作，x_i，y_i分別表示第i個伽柏函數卷積核中卷積值的橫坐標和縱坐標，W_i表示第i個伽柏函數卷積核的邊長，sin表示正弦操作，π表示圓周率，cos表示余弦操作，θ_i表示第i個伽柏函數卷積核的傾斜角；

(2)獲得卷積圖：

(2a)輸入一幅待處理的單通道SAR圖像，該SAR圖像為灰度圖像；

(2b)用伽柏函數卷積核模型中的每個伽柏函數卷積核,對輸入的SAR圖像進行卷積操作，得到每個卷積核的卷積圖，共48個卷積圖；

(3)獲得邊緣定位圖：

(3a)從48個卷積圖中選取所有相同序號的像素中的最大值像素，將所有的最大值像素組成圖像邊緣強度圖；

(3b)將所有最大值像素對應的卷積圖的序號值作為梯度像素值，將所有的梯度像素組成圖像邊緣梯度圖；

(3c)對圖像邊緣強度圖進行非極大抑制操作，得到邊緣非抑制圖；

(3d)對邊緣非抑制圖的每個像素進行下述滯后閾值操作，得到圖像的邊緣定位圖：

第一步：根據不同的SAR圖像，分別設置對應的高、低閾值；

第二步：遍歷邊緣非抑制圖中的每個像素，將每個像素的值分別與高、低閾值對比，將大于高閾值的像素作為確定特征像素，將小于高閾值且大于低閾值的每個像素作為待定特征像素，將所有的確定特征像素組成確定像素集；

第三步：將以每個確定特征像素為中心的8鄰域內的8個像素組成一個補充集；

第四步：將補充集中的每個待定特征像素作為確定特征像素；

第五步：將第二步與第四步得到的所有的確定特征像素組成邊緣定位圖；

(4)獲得對數變換卷積圖：

(4a)對輸入待處理的單通道SAR圖像中的每個像素值取自然對數，將所有對數變換后的像素組成對數變換圖；

(4b)用伽柏函數卷積核模型中的每一個伽柏函數卷積核,對對數變換圖進行卷積操作，得到每個卷積核的對數變換卷積圖，共48個對數變換卷積圖；

(5)獲得對數變換邊緣定位圖:

(5a)從48個對數變換卷積圖中選取所有相同序號的像素中的最小值像素，按照下式，計算每個最小值像素的指數變換值，將所有的指數變換像素組成變換邊緣強度圖：

M_i＝1-expN_i

其中，M_i表示第i個最小值像素的指數變換值，N_i表示第i個最小值像素的值；

(5b)將所有最小值像素對應的對數變換卷積圖的序號值，作為變換梯度像素值，將所有變換梯度像素組成變換邊緣梯度圖；

(5c)采用與步驟(3c)相同的方法，對變換邊緣強度圖進行非極大抑制操作，得到變換邊緣非抑制圖；

(5d)采用與步驟(3d)相同的方法，對變換邊緣非抑制圖的每個像素進行滯后閾值操作，得到對數變換邊緣定位圖；

(6)獲得SAR圖像的邊緣檢測圖：

將邊緣定位圖和對數變換邊緣定位圖中的所有確定特征像素組成SAR圖像邊緣檢測圖。

2.根據權利要求1所述的基于對數變換與伽柏卷積的SAR圖像邊緣檢測方法，其特征在于，步驟(3c)中所述非極大抑制操作的具體步驟如下：

第一步，按照下式，計算圖像邊緣強度圖中每個像素的梯度方向：

其中，G_m表示圖像邊緣強度圖中第m像素的梯度方向值，T_m表示圖像邊緣梯度圖中第m像素值，π表示圓周率；

第二步，根據圖像邊緣強度圖中每個像素的梯度方向，將以該像素為中心的8鄰域像素中，位于對應梯度方向上的2個像素作為該像素的對比像素；

第三步，遍歷圖像邊緣強度圖中的每個像素，對比每個像素與其2個對比像素的值的大小，將大于2個對比像素的像素值作為一個非抑制像素值；

第四步，將所有的非抑制像素值組成邊緣非抑制圖。