[發(fā)明專利]一種基于NSST域三維塊匹配的SAR圖像相干斑抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110304208.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN112927165A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余翔;李婭;王詩(shī)言
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于NSST域三維塊匹配的SAR圖像相干斑抑制方法，屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法基于BM3D去噪框架，使用灰度理論進(jìn)行相似性度量，在NSST域?qū)ο喔砂哌M(jìn)行兩次去噪濾除，具體包括：灰度相似塊匹配，NSST域相干斑濾除和聚集；在第二次去噪時(shí)，利用原圖像和基礎(chǔ)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合維納濾波輸出最終的相干斑抑制SAR圖像。本發(fā)明同時(shí)利用了SAR圖像的自相關(guān)性和稀疏性，不僅利用灰度相似塊匹配方法增加相似塊匹配的魯棒性，并且在最優(yōu)稀疏性的NSST域進(jìn)行相干斑濾除，能夠在去除相干斑的同時(shí)盡量保留圖像的邊緣紋理信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于NSST域三維塊匹配的SAR圖像相干斑抑制方法。

背景技術(shù)

星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)作為一種全天時(shí)全天候的高分辨率成像傳感器，可對(duì)地進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。高分辨率、較短的觀測(cè)周期及較強(qiáng)的時(shí)效性等強(qiáng)大有點(diǎn)都是使得SAR系統(tǒng)被軍民廣泛應(yīng)用的原因。但它有一個(gè)不可避免的原理性缺點(diǎn)，由于SAR固有的相干成像系統(tǒng)，雷達(dá)回波信號(hào)中帶有噪聲，使物體在圖像的像素上呈現(xiàn)顆粒狀，在SAR圖像上表現(xiàn)為一些灰度強(qiáng)弱不等的斑點(diǎn)，稱為相干斑噪聲。相干斑噪聲的存在使得圖像信噪比降低，為SAR圖像分割、艦船檢測(cè)、鑒別及分類帶來(lái)很大的困難，因此需要對(duì)相干斑抑制進(jìn)行研究。根據(jù)相干斑抑制發(fā)生的時(shí)間，相干斑抑制方法可被分為成像前的多視處理方法和成像后的濾波類方法。多視處理技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較單一，而濾波類技術(shù)有空域?yàn)V波、變換域?yàn)V波、非局部均值濾波方法及其他方法。其中空域?yàn)V波是一種靜態(tài)的局部濾波方法，因此容易引起塊效應(yīng)，不利于細(xì)節(jié)邊緣處的相干斑抑制。變換域?yàn)V波能夠利用到圖像的稀疏性，是一種非常優(yōu)秀的相干斑抑制方法。非局部均值濾波是在空域?yàn)V波上發(fā)展而來(lái)，能夠利用到圖像的自相似性，是一種非常有前景的方法，但仍有一定程度的缺陷。公開號(hào)為CN111783583A的專利申請(qǐng)“基于非局部均值方法的SAR圖像相干斑抑制方法”，僅利用到了圖像的自相似性，沒有利用到圖像的稀疏性。近年來(lái)有學(xué)者將變換域?yàn)V波和非局部均值濾波進(jìn)行結(jié)合，提出了三維塊匹配(Block Matching and 3D，BM3D)濾波，不僅利用到了圖像的自相似性，還利用到了圖像的稀疏性，因此在自然圖像中效果很好。公開號(hào)為CN109919870A的專利申請(qǐng)“一種基于BM3D的SAR圖像相干斑抑制方法”，用對(duì)數(shù)變換將相干斑進(jìn)行同態(tài)BM3D濾波，但在一定程度上會(huì)產(chǎn)生失真。

本方法將BM3D引入SAR圖像相干斑抑制中，利用數(shù)學(xué)等價(jià)變形將相干斑噪聲轉(zhuǎn)化為加性噪聲。在相似塊匹配中使用灰度理論進(jìn)行相似塊度量，具有很好的魯棒性，另外將相似塊組變換到最優(yōu)稀疏性的非采樣剪切波變換(Non-Subsampled Shearlet Transform，NSST)域進(jìn)行實(shí)際的相干斑濾除。本方法能夠在有效抑制相干斑的同時(shí)保證圖像的細(xì)節(jié)邊緣。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于NSST域三維塊匹配的SAR圖像相干斑抑制方法，解決現(xiàn)有SAR圖像相干斑抑制方法不能在抑制相干斑的同時(shí)很好地保持邊緣紋理的問(wèn)題。該方法將BM3D引入SAR圖像相干斑抑制中，利用數(shù)學(xué)等價(jià)變形將相干斑噪聲轉(zhuǎn)化為加性噪聲；在相似塊匹配中使用灰度理論進(jìn)行相似塊度量，具有很好的魯棒性，另外將相似塊組變換到最優(yōu)稀疏性的非采樣剪切波變換(Non-Subsampled Shearlet Transform，NSST)域進(jìn)行實(shí)際的相干斑濾除；使得本方法能夠在有效抑制相干斑的同時(shí)保證圖像的細(xì)節(jié)邊緣。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于NSST域三維塊匹配的SAR圖像相干斑抑制方法，基于BM3D去噪框架，使用灰度理論進(jìn)行相似性度量，在NSST域?qū)ο喔砂哌M(jìn)行兩次去噪濾除，具體包括：灰度相似塊匹配，NSST域相干斑濾除和聚集；在第二次去噪時(shí)，利用原圖像和基礎(chǔ)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合維納濾波輸出最終的相干斑抑制SAR圖像。

進(jìn)一步，該方法具體包括以下步驟：

S1：輸入待處理的SAR圖像，設(shè)置搜索框和塊大小；