一种面向SAR影像的时序滤波方法技术

本发明专利技术公开了一种面向SAR影像的时序滤波方法，该方法包括：步骤1，获取时序SAR影像和DEM数据；步骤2，利用DEM数据对SAR影像进行地理编码和辐射定标，地理编码是指将SAR影像从斜距坐标系转到地理坐标系，辐射定标是指计算后向散射系数，得到标准影像；步骤3，对步骤2得到的影像进行裁剪，提取研究区；步骤4，将提取出的同极化的时序影像合成一个文件；步骤5，对合成的影像文件进行滤波处理。本发明专利技术利用SAR影像的时序信息，通过信息的互相补充来实现更好地滤波效果，在滤除噪声的同时，减少了边缘和纹理信息的损失。

A temporal filtering method for SAR images

The invention discloses a time series filtering method for SAR image, which includes: step 1, acquiring time series SAR image and DEM data; step 2, geocoding and radiometric calibration of SAR image using DEM data, geocoding refers to transferring SAR image from slant coordinate system to geographic coordinate system, and radiometric calibration refers to the calculation of the SAR image. In step 3, the image obtained in step 2 is clipped to extract the research area; in step 4, the extracted time series image is synthesized into a file; and in step 5, the synthesized image file is filtered. The invention utilizes the time sequence information of SAR image, realizes better filtering effect by complementing each other of information, and reduces the loss of edge and texture information while filtering noise.

【技术实现步骤摘要】
一种面向SAR影像的时序滤波方法
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种面向SAR影像的时序滤波方法。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)数据由于相干成像的特点，导致图像中存在大量相干斑，降低了图像分割和分类的性能。目前的研究中，相干斑滤波一般分为成像前的多视处理和成像后的滤波两大类。成像前的多视处理通过分割多普勒带宽，分别成像后进行非相干平均处理，但是这种滤波方法将损失图像的空间分辨率。成像后的滤波算法主要是通过数据图像图例技术来平滑斑点噪声，如Frost滤波、Lee滤波和Boxcar滤波等。这些滤波算法能有效地滤除相干斑噪声，但是会损失图像边缘和纹理信息。目前的滤波算法主要采用单幅图像，多时相滤波为图像滤波提供了一种新思路。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种面向SAR影像的时序滤波方法，多时相滤波利用影像的时序信息，通过信息的互相补充来实现更好地滤波效果，在滤除噪声的同时，减少边缘和纹理信息的损失。本专利技术提供的一种面向SAR影像的时序滤波方法，该方法包括：步骤1，获取时序SAR影像和DEM数据；步骤2，利用DEM数据对SAR影像进行地理编码和辐射定标，地理编码是指将SAR影像从斜距坐标系转到地理坐标系，辐射定标是指计算后向散射系数，得到标准影像；步骤3，对步骤2得到的影像进行裁剪，提取研究区；步骤4，将裁剪后的同极化的时序影像合成一个文件；步骤5，对合成的影像文件进行滤波处理。进一步，步骤2中对SAR数据进行辐射定标的公式为：式中，Pd为雷达传感器接收到的回波功率，Pt是雷达传感器发射功率，Pn为附加功率，为发射天线增益，为接收天线增益，θel为天线仰角，θaz为天线方位角，λ为波长，为雷达接收器的电流增益，Gp为处理器常数，R为距离传播损耗，Ls是大气的损耗，La是系统的损耗，A为散射面积，σ0是后向散射系数。进一步，步骤5中滤波的具体方法包括：对影像中任一像元的2M+1个数据点，选用某一拟合阶次进行最小二乘拟合，将拟合得到的曲线在数据窗口中心处的取值作为滤波后的值，然后移动窗口，实现对所有的数据点进行处理，其中2M+1为滤波窗口窗宽。进一步，还包括步骤6，将滤波后的影像文件的各时相影像存成单独的文件。本专利技术利用SAR影像的时序信息，通过信息的互相补充来实现更好地滤波效果，在滤除噪声的同时，减少了边缘和纹理信息的损失。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为SAR影像时序滤波流程图；图2为SAR影像地理编码示意图；图3为S-G滤波示意图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。目前的滤波算法主要采用单幅图像，会损失图像的空间分辨率或者边缘和纹理信息，多时相滤波为图像滤波提供了一种新思路。面向SAR影像的时序滤波方法的流程如图1所示，具体包括以下步骤：步骤1，为了进行时序滤波，需要获取时序SAR影像；为了进行辐射定标处理，需要获取辅助数据DEM数据。在一个具体实施例中，选取升降轨和极化方式相同的10景成都市哨兵影像和成都市DEM数据。步骤2，利用DEM数据对SAR影像进行地理编码和辐射定标。SAR观测系统记录的是斜距坐标系下的电磁波入射地球表面后反射(后向散射)的雷达脉冲的强度和相位信息。为了应用需求，地理编码将SAR影像从斜距坐标系转到地理坐标系，如图2所示。由于滤波时输入的是标准化的影像，所以SAR影像需要经过辐射定标，得到后向散射系数。雷达传感器测量的是发射脉冲和接收信号强度的比，这个比值称为后向散射系数。经过辐射定标的影像，不受SAR影像观测几何(不同SAR传感器或不同接收模式)的影响，相当于归一化到同一标准下，可以进行对比和分析。在一些实施例中，SAR影像辐射定标公式为：公式(1)中，Pd为雷达传感器接收到的回波功率，Pt是雷达传感器发射功率，Pn为附加功率，为发射天线增益，为接收天线增益，θel为天线仰角，θaz为天线方位角，λ为波长，为雷达接收器的电流增益，Gp为处理器常数，R为距离传播损耗，Ls是大气的损耗，La是系统的损耗，A为散射面积，σ0是后向散射系数。SAR数据的辐射定标需要用到的参数包括：A，R，这些参数可以在影像的头文件中获取。步骤3，对步骤2得到的影像进行裁剪，提取研究区。由于影像范围超过研究区，为了减少计算量，提高处理效率，所以需要把研究区裁剪出来。选取研究区的起始行列号，并设置裁剪影像的宽度和高度，从而确定裁剪区域。根据设置的裁剪区域对原始影像进行裁剪，得到裁剪后影像和相应的参数文件。步骤4，由于滤波是针对同极化的时序影像，输入是一个文件的形式，所以将裁剪后的同极化的时序影像合成一个文件；步骤5，对合成的影像文件进行滤波处理。在一些实施例中，可采用S-G算法对影像文件进行滤波，能够取得良好的滤波效果，减少边缘和纹理信息的损失，方法如下：对影像的任一像元的连续2M+1个数据点(窗宽)，选用某一拟合阶次进行最小二乘拟合，将拟合得到的曲线在数据窗口中心处的取值作为滤波后的值，然后移动窗口，重复上述过程，从而实现对所有的数据点进行处理。具体来讲，每2M+1个连续数据点的拟合多项式为：最小二乘拟合的残差为：其中，εD为残差，也是误差平方和，2M+1为滤波窗口窗宽，D是拟合阶次,x(n)为窗口中x坐标为n时，数据点的原始值,y(n)为窗口中x坐标为n时，数据点的拟合值，a0，a1，…，aD为拟合多项式的系数。使残差最小，这样可求得多项式的系数a0，a1，…，aD。由此可知，参与拟合时是以-M，-(M-1)，…，0，…，M-1，M为x坐标，以连续的2M+1个数据点为y坐标进行拟合。取数据中心点处(横坐标为0处)的值作为滤波后的值，即y(0)＝a0(4)以此类推，随着窗宽以2M+1的大小进行平移，便可得到滤波后的序列y[n]。原理如图3所示。其中，需要确定的参数是窗口窗宽2M+1和拟合阶次D。步骤6，由于生成的影像是多时序影像合成的一个文件，为了后续使用，把每个时相的影像存成单独的文件。本专利技术并不局限于前述的具体实施方式。本专利技术扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。任何在本专利技术精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向SAR影像的时序滤波方法，其特征在于，该方法包括：步骤1，获取时序SAR影像和DEM数据；步骤2，利用DEM数据对SAR影像进行地理编码和辐射定标，地理编码是指将SAR影像从斜距坐标系转到地理坐标系，辐射定标是指计算后向散射系数，得到标准影像；步骤3，对步骤2得到的影像进行裁剪，提取研究区；步骤4，将裁剪后的同极化的时序影像合成一个文件；步骤5，对合成的影像文件进行滤波处理。

【技术特征摘要】
1.一种面向SAR影像的时序滤波方法，其特征在于，该方法包括：步骤1，获取时序SAR影像和DEM数据；步骤2，利用DEM数据对SAR影像进行地理编码和辐射定标，地理编码是指将SAR影像从斜距坐标系转到地理坐标系，辐射定标是指计算后向散射系数，得到标准影像；步骤3，对步骤2得到的影像进行裁剪，提取研究区；步骤4，将裁剪后的同极化的时序影像合成一个文件；步骤5，对合成的影像文件进行滤波处理。2.根据权利要求1所述的一种面向SAR影像的时序滤波方法，其特征在于，步骤2中对SAR影像进行辐射定标的公式为：式中，Pd为雷达传感器接收到的回波功率，Pt是雷达传感器发射功率，Pn为附加功率，为发射天线增益，为接收天线增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓霞，张薇，金松，王涌，邹宗庆，杨泽民，马倩，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51