改进的基于非局部均值的极化SAR相干斑抑制

贝叶斯形式的非局部均值模型在极化SAR图像相干斑抑制中有良好的应用,在实现抑制相干斑的同时较好地保持了边缘细节和点目标.通过分析合成孔径雷达(SAR)图像多视数据的空间统计分布,结合贝叶斯形式的非局部均值模型,得出在该模型下多视与单视SAR图像中像素间相似性度量函数一致性的结论,并对该相似性度量函数进行了修正,使之满足对称性;最后针对算法全局使用一个固定滤波参数影响滤波效果的问题,提出一种根据像素间相似程度自适应选取滤波参数的方法.实验结果验证了本文算法的有效性.     

基于非局部均值滤波的结构保持相干斑噪声抑制方法

提出了一种基于非局部均值滤波的合成孔径雷达(SAR)图像相干斑噪声抑制新方法.与传统方法相比,该方法通过利用SAR图像块之间的相似性来辨别具有相同结构属性的像素,从而实现在抑制相干斑噪声的同时有效减少图像结构信息的损失.针对SAR图像中各种结构基元相似性的特点,进一步采用两级非局部均值滤波,来削弱相干斑噪声对结构相似性度量的影响,提高去噪性能.通过采用添加不同程度相干斑噪声的合成sAR图像和真实SAR图像对提出的方法进行评价,实验结果表明,与传统的Lee滤波方法,增强的Lee滤波方法以及各向异性扩散相干斑抑制方法相比,提出的方法在相干斑噪声抑制尤其是结构信息保持性能上有显著提高.     

一种改进的基于非局部均值的极化SAR相干斑抑制算法

贝叶斯形式的非局部均值模型在极化SAR图像相干斑抑制中有良好的应用,在实现抑制相干斑的同时较地保持了边缘细节和点目标。本文通过分析SAR图像多视数据的空间统计分布,结合贝叶斯形式的非局部均值模型,得出了在该模型下多视与单视SAR图像中像素间相似性度量函数一致性的结论,并对该相似性度量函数进行了修正,使之满足对称性;最后针对算法全局使用一个固定滤波参数影响滤波效果的问题,提出了一种根据像素间相似程度自适应选取滤波参数的方法。实验结果验证了本文算法的有效性。     

改进Notch滤波的全极化SAR数据船舶检测方法

全极化SAR数据提供了更多的地物极化散射信息,目前被广泛的应用于海上船舶检测的应用研究。本文提出改进的Notch滤波方法,实现全极化SAR数据的海上船舶检测。该方法结合目标的极化散射特性与能量双重特点,设计针对海面、方位向模糊、相干斑噪的不同滤波,消除虚警,通过SPAN能量因子降低由于散射机制相同而造成的漏检。利用RADATSAT-2全极化精细扫描数据对本文的算法进行验证,并与PWF和SPAN方法进行对比分析,实验结果表明本文提出的方法能从海面上有效检测出各种大小的船舶,同时能抑制方位向模糊、相干斑噪以及船舶的旁瓣造成的虚警。     

极化合成孔径雷达相干斑抑制极化信息保持能力定量评估

针对采用极化特征图主观评估PolSAR相干斑抑制算法的极化信息保持能力存在一定的不足,提出了一种基于极化特征图相关系数的相干斑抑制效果评估方法.该方法实现了对PolSAR相干斑抑制算法极化信息保持能力的定量评估,能够更为精确地反映不同滤波器及滤波参数变化对PolSAR散射特性的影响.仿真数据和实测ESAR数据的相干斑抑制效果评估实验,验证了该方法的有效性.     

引入欧氏距离的各向异性扩散相干斑抑制

目的 相干斑噪声严重影响SAR影像解译。抑制相干斑同时,获取较好的边缘保持效果始终是相干斑抑制的重点。针对该问题,提出一种引入欧氏距离的各向异性扩散（EDAD）相干斑抑制方法。方法 EDAD算法以P-M模型与SRAD算法为基础,利用邻近像素间区域欧氏距离代替原有边缘检测算子,自适应区分同质区与异质区,有效构造各向异性扩散系数,完成相干斑抑制。结果 运用EDAD算法与现存各向异性扩散算法对截取的两景TanDEM-X影像进行试验研究并比较各类算法的评估参数。EDAD算法的等效视数分别为3.996与5.859,均高于其他算法,体现优越的相干斑抑制能力;EDAD算法相干斑抑制前后比值影像的均值分别为0.999与1.001,方差分别为0.270与0.269,较其他算法均更接近理想值1与0.273,展现更优边缘保持与相干斑抑制能力。结论 本文算法可有效提高边缘检测能力,获取更优相干斑抑制效果。经验证,对分布较散的弱相干斑区域与分布较集中的强相干斑区域均有较好适用性。     

基于Zernike矩的快速PPB相干斑抑制算法

应用非局部均值算法到SAR图像相干斑抑制中时存在计算量大、图像自相似性利用不足等缺点,严重制约该类算法的实际应用.针对该问题,提出一种SAR图像快速PPB滤波算法.给出基于积分图的PPB快速算法,引入Zemike矩构造一种图块相似性度量,利用Cosmo实测SAR数据进行实验.实验结果表明,该算法提高了图像自相似特征利用率,显著改善了滤波效果.     

频域小波矩的非局部均值图像去噪

非局部均值滤波是一种典型的图像去噪技术.然而该算法只定义了平移不变性,没有考虑方向和图像块的尺度问题,进而影响了去噪的效果.为了有效地去除噪声,获得细节清晰的图像,对非局部均值(NL-Means)滤波算法进行了改进,提出一种在非下采样小波域中基于小波矩的非局部均值图像去噪方法.小波矩具有较强旋转不变性,具有更好的抗噪声能力.因此利用小波矩与非局部均值相结合的方法,能够得到更多具有较高相似性的像素或图像块.实验结果表明,该算法不仅能有效地去除噪声,而且能保持图像的边缘信息,获得比传统的非局部均值更好的去噪效果.     

基于物理散射模型的全极化SAR图像增强滤波算法

针对传统的极化SAR滤波方法图像中城镇区域和植被区域地物在滤波中易被混淆, 导致滤波后图像中地物边缘保持效果下降的问题, 提出了一种增强的保持极化散射特性的滤波算法。利用一种增强的四分量极化分解方法获取更加精确的地物散射机制, 并将散射机制信息引入滤波方法中, 使滤波算法中像素的散射机制更精确。增强的四分量极化分解方法引入了极化SAR数据的定向角补偿技术、一种新的体散射模型以及两种散射功率限制条件, 来改进Freeman-Durden分解的结果。理论分析和实验结果表明, 改进后的方法获取了比传统的极化SAR图像滤波算法更加理想的计算结果。     

一种改进的相干斑噪声抑制算法

研究了一种新的合成孔径雷达相干斑噪声抑制的算法.传统的噪声抑制和近年来的小波变换方法都有其不足之处,难以在高效降低斑点噪声的同时保持图像细节.结合增强Lee算法中的思想与小波算法用于抑制SAR图像中相干斑噪声,能够获得良好的效果,通过和现有的几种抑制斑点噪声的滤波算法进行定量的实验比较,主要的评价指标有斑点噪声指数,等效视数、平滑指数和边缘保持指数,由仿真结果可以看出算法具有较好的相干斑噪声抑制能力和边缘保持能力.     

A PolSAR image speckle filtering method preserving point targets and dominant scattering mechanisms

ABSTRACT

A new approach in polarimetric synthetic aperture radar (PolSAR) speckle filtering is proposed in this article. The proposed method preserves both point targets and dominant scattering mechanisms. The point targets are detected based on the span image, and they are then neither filtered nor involved in the other pixels’ filtering. To achieve the protection of the dominant scattering mechanism of each pixel, only pixels of the same dominant scattering mechanism as the centre pixel are included in the selection of the homogeneous pixels. Both point targets not being filtered and fact that only pixels of the same dominant scattering mechanism are included in the selection of the homogeneous pixels, which greatly improves the filtering efficiency. A likelihood-ratio test statistic based on the PolSAR covariance matrices is applied to determine the homogeneous pixels. Finally, the speckle filtering is processed using the weighted minimum mean square error estimator on the homogeneous pixels. We demonstrate the obvious advantages of the proposed method over other algorithms in the preservation of point targets and dominant scattering mechanisms, speckle suppression, protection of detail information, and maintenance of polarization information, by the use of both simulated and real PolSAR data.     

Modification of a scattering model-based speckle filter applied to coastal environments: an LULC study using PALSAR data

A modified scattering model-based speckle filter (SMBSF) based on the spatial proximity principle was applied to the analysis of phased array type L-band synthetic aperture radar (PALSAR) polarimetric data in the coastal environment of North Carolina, USA. The modified filter preserved polarimetric characteristics and further reduced speckle noise qualitatively and quantitatively. Classification accuracy using the SAR data filtered by the modified filter was improved, especially for the forest class.     

Polarimetric SAR statistical analysis using alpha-stable distribution and its application in optimal despeckling

In this article, the statistical model of the polarimetric synthetic aperture radar (SAR) single-look complex image is analysed using alpha-stable distribution. It is better to use alpha-stable distribution than Gaussian distribution to represent the statistical characteristics of the polarimetric SAR image. A polarimetric SAR covariance matrix estimation method based on fractional lower-order statistics (FLOS) is proposed. Based on this model, an adaptive polarimetric SAR optimal despeckling method based on FLOS is developed. This algorithm adaptively estimates the characteristic exponents of each channel and uses these estimated alphas to calculate the parameters for the optimal despeckling adaptively. The experiments using polarimetric SAR data demonstrate that the proposed method not only reduces the blurs that occur in the area of impulsive reflectors in the result of the original optimal despeckling method, but also maintains the speckle reduction ability (equivalent number of looks).     

结合结构相似度的自适应多尺度SAR图像变化检测

目的 结合高斯核函数特有的性质,提出一种基于结构相似度的自适应多尺度SAR图像变化检测算法。方法 本文提出的算法包括差异图像获取、高斯多尺度分解、基于结构相似性的最优尺度选择、特征矢量构造以及模糊C均值分类。首先,通过对多时相SAR图像进行对数比运算获取差异图像,然后,利用基于图像的结构相似度估计高斯多尺度变换的最优尺度,继而在该最优尺度参数下逐像素构建变化检测特征矢量,最后通过模糊C均值聚类方法实现变化像素与未变化像素的分离,生成最终的变化检测结果图。结果 在两组真实的SAR图像数据上测试本文算法,正确检测率分别达到0.9952和0.9623,Kappa系数分别为0.8200和0.8540,相比传统算法有了较大的提高。结论 本文算法充分利用了尺度信息,对噪声的鲁棒性有所提高。实测SAR数据的实验结果表明,本文算法可以智能获取最优分解尺度,显著提高了SAR图像变化检测性能。     

深度置信网络在极化SAR图像分类中的应用

目的 深度置信网络能够从数据中自动学习、提取特征,在特征学习方面具有突出优势。极化SAR图像分类中存在海量特征利用率低、特征选取主观性强的问题。为了解决这一问题,提出一种基于深度置信网络的极化SAR图像分类方法。方法 首先进行海量分类特征提取,获得极化类、辐射类、空间类和子孔径类四类特征构成的特征集;然后在特征集基础上选取样本并构建特征矢量,用以输入到深度置信网络模型之中;最后利用深度置信网络的方法对海量分类特征进行逐层学习抽象,获得有效的分类特征进行分类。结果 采用AIRSAR数据进行实验,分类结果精度达到91.06%。通过与经典Wishart监督分类、逻辑回归分类方法对比,表现了深度置信网络方法在特征学习方面的突出优势,验证了方法的适用性。结论 针对极化SAR图像海量特征的选取与利用,提出了一种新的分类方法,为极化SAR图像分类提供了一种新思路,为深度置信网络获得更广泛地应用进行有益的探索和尝试。     

一种新型的空域SAR图像相干斑抑制方法

为了有效抑制SAR强度图像中的相干斑噪声,提出一种改进Sigma滤波并结合Gamma MAP滤波的空域相干斑抑制方法。首先利用阈值判断法判断并保留强点目标,然后结合SAR图像分布模型和MMSE准则判断Sigma区间,其中可以根据图像局部统计特性自适应调整窗口尺寸,最后选择Sigma区间内像素进行Gamma MAP滤波。实验结果表明:对于星载和机载SAR图像,在相干斑噪声抑制和边缘纹理细节信息保持方面,该方法较其他常用的空域相干斑抑制方法具有明显的优越性,能极大地提高SAR图像判读和目标识别能力。     

改进极化白化滤波的边缘检测

针对SAR影像边缘检测受斑点噪声影响严重和极化信息利用不充分的问题,用滑动模板边缘两侧目标的协方差矩阵代替了极化白化滤波中杂波背景与窗口中心的协方差矩阵,提出一种基于改进极化白化滤波的边缘检测新方法,充分利用了极化通道间的相关性,在有效抑制斑点噪声的同时,提高了极化信息的利用率。模拟和真实极化影像的实验验证了新方法的有效性。