遥感图像扫描聚类分割算法

针对传统聚类分割算法对噪声和异常值敏感的问题,利用RGB特征空间对图像主体的表达能力及图像空间的邻域相关性,基于扫描聚类原理提出一种对噪声和异常值具有较强鲁棒性的遥感图像分割算法。算法以椭球形建模不同目标在RGB特征空间分布,以三个主成分方向逼近椭球三轴方向,通过逐渐调整椭球中心、主成分方向以及三轴长度使椭球对目标主体在RGB特征空间分布达到最优拟合效果,进而实现RGB特征空间不同目标主体的识别。RGB特征空间能够有效区分不同类型目标,但无法判定远离聚类主体像素的隶属性。为了充分利用图像空间相邻像素隶属于同一目标的可能性较大这一性质,利用相邻像素标号填补主体分割结果中的空洞区域,得到对噪声具有较强鲁棒性的完整分割结果。对合成遥感图像和真实遥感图像的分割实验表明,提出算法不但能够有效识别目标主体,还能极大程度地提高算法对噪声和异常值的鲁棒性。      

基于各向异性热扩散方程的SAR图像分割方法

提出了一种非监督SAR图像快速分割算法。该方法利用固体热扩散模型与图像尺度空间的等价性,在SAR图像初始分割的基础上,引入最大后验概率矩阵的各向异性多尺度平滑,在保持图像结构信息的同时滤除斑点噪声对于分割的影响。利用本算法对仿真数据和实测SAR数据分割的结果,均证明了本文方法的有效性。     

基于ICA优化空间信息PCM的SAR图像分割

可能性C-均值(PCM)聚类算法提高了数据聚类的抗噪性能,但由于这种算法没有考虑数据的空间依赖特性,应用于合成孔径雷达(SAR)图像分割时,受SAR图像中斑点噪声的影响,通常不能得到正确的分割结果。该文在PCM目标函数中引入空间相对位置信息和多尺度空间像素强度信息,这些空间信息取值由前次迭代优化的聚类结果确定,空间信息影响程度(影响因子)由免疫克隆算法(ICA)优化,实现了空间信息影响因子的自适应调整,优化了PCM聚类结果。实验将这种算法应用于人工合成图像和实际SAR图像的分割,结果表明该文所提出的算法对初始分割不敏感,具有强的抗噪性能,改善了SAR图像的分割效果。     

基于PSO优化空间约束聚类的SAR图像分割

相干斑噪声的存在使得合成孔径雷达(SAR)图像的分割问题变得非常复杂.本文提出一种具有鲁棒抗噪特性的SAR图像分割方法,该算法通过将多尺度条件下的边缘信息以及相邻像素的相对位置和强度信息所构成的空间信息融入模糊C-均值(FCM)聚类算法的相似性测度中,增强了分割方法的抗噪性.空间信息对FCM聚类算法的调控由粒子群优化(PSO)算法完成,优化的调控参数有助于获得良好的分割结果.该算法对初始分割不敏感,并具有鲁棒的抗噪性能.MSTAR数据的分割实验结果表明:该算法能够有效地分割SAR图像,与通过改进型FCM(IFCM)算法获得的分割结果比较,分割结果明显改善.     

一种全自动的MSTAR SAR目标图像分割方法

狄利克雷过程混合模型(Dirichlet Process Mixture,DPM)作为一种非参数概率统计模型,可以有效应用于SAR图像的非监督分类。文中提出一种全自动的MSTAR坦克SAR图像分割方法。该方法首先基于DPM确定出图像中的类别数目,接着使用马尔科夫随机场(Markov Random Field,MRF)对所得图像类别概率的空间邻域关系进行描述,然后结合标号代价能量优化算法获取最终的分割结果。该方法在不需要人为指定待分割图像类别个数的同时,能较好地保证分割结果的合理性与连贯性。在MSTAR SAR数据上的实验表明了其有效性。     

免疫克隆SAR图像分割算法

由于存在相干斑噪声的影响,使得常规的图像分割技术应用于SAR图像时,效果往往较差。该文提出一种新人工免疫系统SAR图像分割算法,算法首先提取每幅图像的纹理特征,并对其进行实数编码,然后通过借鉴生物学免疫系统的抗体克隆选择机理,构造适合于图像分割的克隆算子,以较快的收敛速度优化目标函数。实验结果表明,新算法是一种有效的SAR 图像区域分割方法。     

基于扩散方程和MRF的SAR图像分割

该文提出了一种基于图像扩散方程和马尔科夫随机场(MRF)的合成孔径雷达(SAR)图像分割方法。在传统MRF算法的基础之中,引入对图像的扩散,用来平滑SAR图像中的噪声,保护图像中的边缘部分,并且加快收敛的速度。首先对输入的SAR图像进行扩散,通过MRF进行统计,得到图像中各点的后验概率,再对得到的后验概率进行扩散。与传统的MRF算法进行比较,该文的方法较好地去除了误分割斑块,减少算法的运行时间。     

利用规则化热扩散方程的SAR图像桥梁检测

提出了一种利用规则化各向异性热扩散方程SAR图像分割的桥梁检测算法.该算法在Pemna和Malik提出的各向异性热扩散方程的基础上构造了一个新的扩散函数,利用数值逼近理论,得到一个新的规则化扩散模型,用此模型对图像初始分割的最大后验概率矩阵进行多尺度各向异性平滑,得到图像中河流的精确分割结果,最后在分割后的图像中按累加方向能量最小准则进行桥梁目标检测.真实数据实验结果表明,该方法能有效地抑制强斑点噪声,快速、精确地检测出SAR图像桥梁目标,同时保持桥梁的结构信息.     

一种快速有效的SAR图像起伏地形分割算法

根据合成孔径雷达(SAR)成像机理和图像特征,针对SAR图像中的起伏地形,提出了一种基于有向多尺度模型分割算法。该方法利用了SAR图像不同方向不同尺度间的统计相依性,而且考虑了SAR图像的空间信息。由于是基于有向多尺度模型少量的特征数据,利用最大期望(EM)算法可以快速估计参数,同时利用数学形态学算法进行分割修正,实现了高精度的SAR图像起伏地形的快速分割。实测SAR图像分割实验结果证明,对比其他分割算法,该方法对起伏地形的分割效果更为精确。     

基于低秩矩阵恢复的SAR图像相干斑抑制方法

针对合成孔径雷达(SAR)图像相干斑噪声的特点,提出了一种基于低秩矩阵恢复的SAR图像相干斑抑制算法。该算法首先对SAR图像进行对数变换,将SAR图像相干斑乘性噪声转化为加性噪声;然后对变换后图像等步长遍历提取图像子参考块,利用局部块匹配技术寻找子参考块的相似块组建相似子集,合并数据集中所有相似子集,构建近似低秩的矩阵;再通过低秩矩阵恢复算法将矩阵分解为低秩矩阵部分和稀疏矩阵部分;最后将低秩矩阵部分逆变换回图像块,基于图像块灰度值对图像的每个像素进行加权重构,生成相干斑抑制后的SAR图像。实验表明,文中所提出的算法能够有效抑制SAR图像中的相干斑噪声,同时很好地保留了边缘细节特征。     

基于直接密度比估计的SAR图像变化检测

提出了一种通过直接分布函数密度比估计的SAR图像变化检测方法。不同于以往基于分布函数的方法需要先分别估计不同时相的分布函数再计算比值,该方法直接估计分布函数比值,并使用皮尔逊散度作为差异度量获取差异图。通过将概率标签松弛(PLR)嵌入到最大期望(EM)聚类算法中,增强了变化检测结果的空间一致性。实验结果表明,该方法能够准确地提取变化区域,得到较为满意的变化检测结果。     

直角坐标多级后投影聚束SAR成像算法

在局部极坐标系下,快速多级后向投影算法(FFBPA)可以以较低的采样率对子孔径成像,但在不同局部极坐标系之间需大量的2维图像域插值实现图像融合。相比极坐标系,图像融合在直角坐标系下更容易实现。但在直角坐标系下进行子孔径成像的奈奎斯特采样率较高,这将影响直角坐标系下的成像效率。该文针对此问题提出一种谱压缩技术,通过对距离时域和距离频域两次补偿,大幅压缩了直角坐标系下子孔径成像的方位谱宽度。该文算法具有堪比原始后向投影算法(BPA)的成像质量和优于FFBPA的计算效率,且能够应用于非线性轨道SAR。最后通过星载0.1 m仿真实验和机载0.2 m实测实验验证了算法的有效性。     

基于小波域NMF特征提取的SAR图像目标识别方法

该文提出了一种基于小波域非负矩阵分解特征提取的合成孔径雷达图像目标识别方法。该方法对图像二维离散小波分解后提取低频子带图像,用非负矩阵分解对低频子带图像提取特征向量作为目标的特征,利用支持向量机进行分类完成目标识别。将该方法用于对MSTAR数据中三类目标识别,识别率最高可达97.51%,明显提高了目标的正确识别率。实验结果表明,该方法是一种有效的合成孔径雷达图像特征提取与目标识别方法。     

基于图上随机游走过程的SAR图像图谱分割方法

基于图上的随机游走过程,提出了一种新的合成孔径雷达(SAR)图像图谱分割方法。首先根据SAR图像的统计性质,构造了适合于SAR图像的相似度度量函数;然后在正交谱分解和矩阵逼近理论的基础上,建立了SAR图像图谱分割方法中分类数目的确定准则。最后实现了基于谱聚类的SAR图像分割,并通过实验证明了所提方法的有效性和应用潜力。     

基于自适应Bilateral滤波的SAR图像相干斑抑制

SAR图像的相干斑抑制一直是SAR图像预处理的关键步骤。Bilateral滤波器是一类可以同时利用像素间的空间相似性与灰度相似性进行图像去噪的算法。针对直接用Bilateral滤波器进行相干斑抑制时存在空间方差系数选择困难及灰度相似性模型不合理的问题,该文提出一种自适应Bilateral滤波算法,该算法根据图像的局域变差系数自动调整空间方差系数,利用SAR图像的似然概率函数代替高斯函数来进行灰度相似性度量。理论分析及实验表明,提出方法较相关算法有更强的噪声平滑能力和更好的细节保持能力。     

基于三维矩阵变换的多极化SAR图像压缩

本文针对多极化合成孔径雷达(SAR)图像在极化通道之间的相关性,提出了基于三维矩阵变换的压缩方法.将多极化SAR图像(HH,HV,VV图像)作为一个整体,进行三维矩阵变换.首先在极化通道之间进行一维DCT变换,极化平面内进行二维离散小波变换,然后对三个混合系数平面根据率失真准则分配不同比特数,采用分级树的集合划分(SPIHT)算法进行编码.由于不是单独处理每一极化图像,因此不仅可以去除各极化图像内部之间的相关性,也可以去除极化通道之间的相关性.理论推导和实验结果都表明该方法对多极化SAR图像压缩是十分有效的.     

基于最大后验概率的SAR图像目标分割算法

文中使用最大后验概率(MAP)分类方法实现合成孔径雷达(SAR)图像目标分割,并与基于偏微分方程(PDE)的各向异性扩散(AD)过程结合起来,使MAP分类准则得到更好的分割结果。AD过程是作用在后验概率上的空域滤波器,具有高效、精确和简洁的优点,并对图像数据的分布特性具有很强的适应性。这种方法需要先将图像从灰度域转化到后验概率域,因此需要对像素灰度分布进行条件概率分布建模,并进行参数估计。文中巧妙的使用有限混合高斯分布模型来逼近条件概率分布,并用期望最大化(EM)方法用来实现参数估计。在引入这种新奇的混合高斯分布模型后,基于MAP-AD的分割算法对地面SAR图像获得了很好的分割结果并对图像灰度分布具有很强的鲁棒性。     

SAR实时成像高效矩阵转置研究和实现

矩阵转置是SAR成像处理中的重要运算,SAR成像的实时巨量数据处理对基于片外存储的矩阵转置算法效率提出了很高的要求,而目前的实时转置算法实现的效率都偏低.文中通过分析片外存储特性,研究和提出适用于SAR实时成像的矩阵转置算法,占有片内资源少,读写平衡且效率高,配置灵活可组合成较复杂的矩阵转置形式,目前已成功应用于多种模式的SAR成像处理.     

CS算法结合COAA算法提高机载合成孔径雷达成像质量

该文将对比度最优自聚焦算法(COAA)与基本Chirp Scaling算法(CSA)相结合,对CS算法方位处理过程做适当变化,把COAA算法融入其中,一方面进行精确的无插值距离徙动校正,一方面进行准确的二次相位误差估计和校正,从而提高机载合成孔径雷达的成像质量。通过对COAA算法采用变步长迭代提高二次相位误差估计的精度和速度,增强算法的实用性。文中给出两种算法相结合进行雷达数据成像处理的流程图,并用条带正侧视SAR模式实际雷达数据验证研究结果的有效性。     

基于小波变换和马尔可夫随机场的极化SAR图像自动分类

本文提出一种对极化合成孔径雷达(SAR)图像进行自动多分辨率分类的方法。首先利用多视极化白化滤波(MPWF)抑制极化SAR图像的相干斑,得到反映地物辐射特征的纹理SAR图像,然后利用小波变换(WT)提取不同分辨率的纹理信息,在最低分辨率级利用Akaik信息准则(AIC)自动估计图像中的纹理类数,进而在各个分辨率级利用马尔可夫随机场(MRF)模型表征各像素间的空间关联信息,并分别利用最大似然(ML)方法和循环条件模式(ICM)进行自动的模型参数估计和最大后验概率(MAP)分类,最后应用NASA/JPL机载L波段极化SAR数据验证了本文所提分类方法的有效性和优越性。