[發明專利]基于Gamma-Lee濾波的SAR影像斑點噪聲抑制方法

有效

• 申請號: 202010556805.X
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111861905B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 黃國興;劉藝鵬;盧為黨;彭宏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20;G06T5/40;G06T7/90
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于Gamma?Lee濾波的SAR影像斑點噪聲抑制方法，通過對原始圖像進行Gamma變換以提升其暗部細節，解決濾波后的SAR圖像邊緣細節部分保留效果不佳的問題；采用平移不變的局部窗口遍歷被測圖像每個像素點，通過統計所覆蓋像素點均值和方差以及中心像素值的方式實現Lee濾波；結合負反饋調節Gamma系數和Gamma指數的思想，逐步調整加強對SAR圖像斑點噪聲的抑制；最后，仿真實驗結果表明，本發明解決了現有SAR圖像濾波方法圖像邊緣細節部分保留效果不佳的問題，同時斑點噪聲的抑制效果得到一定的提升；在抑制噪聲和邊緣細節的保護效果上都要優于原始的Lee濾波方法，可用于SAR圖像的圖像處理領域。

技術領域

本發明涉及SAR圖像處理技術領域，具體涉及一種基于Gamma-Lee濾波的SAR影像斑點噪聲抑制方法。

技術背景

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一種先進的微波遙感雷達，有著較好的多極化測量與干擾測量的能力，還具備全天時、全天候、穿透性等優點，在遙感應用中有著比光學遙感更好的測量精度。同時，合成孔徑雷達能夠以多種平臺搭載方式實現，無人機載、機載和星載SAR雷達能夠達到很多監測場景的要求，這一優越性使得SAR雷達在國防軍事領域更加普及。而SAR的最終產品—SAR圖像的應用則更加多樣化，例如：在軍事偵察領域中，對地物目標以及可疑飛行器的識別和跟蹤；在民用領域中，自然災害的預測、農業以及林業勘探、地面的溫度觀測等領域研究都要用到SAR圖像提供的地物信息。

由于雷達的后向散射特性，這將會產生相干斑點噪聲，SAR圖像中的斑點噪聲從產生機里來講是由于雷達目標回波信號的衰落現象所引起的，而回波信號的衰落過程是這樣形成的：同時被照射的有多個散射體，當地物目標和雷達站之間具有相對運動時，這多個地物目標與雷達之間具有不同的路程長和不同的傳播速度，這使得雷達接收機接收到的信號產生一定的隨機起伏，從而使SAR對地物目標散射系數的測量產生較大的偏差，這也就衍生出斑點噪聲。具體表現為圖像中被斑點噪聲污染的區域亮度隨機變化，它屬于隨機噪聲。SAR圖像中的斑點噪聲與光學圖像當中所遇到的噪聲有著本質的區別，這是因為它們生成的物理過程有本質上的不同。SAR圖像中的斑點噪聲是由雷達回波信號所引起的，是包括SAR雷達在內所有基于相干光原理的成像系統本身的缺點。與加性噪聲不一樣，SAR圖像中的斑點噪聲屬于乘性噪聲的模型，即：

R(m,n)＝I(m,n)×V(m,n) (1)

其中，(m,n)是圖像的像素點的坐標，R(m,n)是實際得到的圖像強度(含有相干斑噪聲)，I(m,n)是理想的圖像強度，也就是描述了地面目標的雷達散射特性即無噪強度，V(m,n)是斑點噪聲，斑點噪聲的均值為1，標準差為ρ，其數值與SAR圖像的視數有關，且I與V是統計獨立的。

如何抑制斑點噪聲成為了數字信號處理領域以及雷達遙感領域的熱門話題之一。其中，斑點濾波方法和多視處理是兩類主要的斑點噪聲抑制方法。其中斑點濾波法又分為頻域濾波和空間濾波是兩類主要的方法：頻域濾波是主要是基于小波變換的濾波方法；空間濾波則是利用統計學方法來進行圖像局部濾波。然而，現有的濾波方法如lee濾波、frost濾波、kuan濾波等都在邊緣細節部分的保護和相干斑噪聲抑制效果這兩個方面存在矛盾，特別是“暗”圖像細節處理的效果不盡人意。迄今為止，如何有效地抑制相干斑噪聲的同時較好地保留SAR影像邊緣細節，仍是一個關鍵問題。

發明內容

針對SAR影像斑點噪聲的抑制問題，本發明提出一種基于Gamma-Lee濾波的SAR影像斑點噪聲抑制方法，經典的Lee濾波去噪算法是以相干斑噪聲點完全發育乘性模型上構建的，對于未發育完全的相干斑噪聲抑制效果并不理想，同時邊緣保護效果也不佳。本發明方法為了提高Lee濾波效果且不損失邊緣細節信息，引入了Gamma變換思想對其進行改進，通過對輸入圖像灰度值進行一種非線性變換，使輸出圖像灰度值與輸入圖像灰度值呈指數關系，從而提升SAR影像的暗部細節，實現斑點噪聲的高效率抑制。

為了解決上述技術問題本發明提供如下的技術方案：