基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法技术

本发明专利技术提供一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法。技术方案包括选取相似候选样本像素集，使用无偏估计器进行滤波。选取相似候选样本像素集时采用下述步骤：以双极化SAR图像中每一个待滤波像素为中心选取邻域，计算各邻域内任意像素与相应待滤波像素之间的相似度参数，选取出各邻域内相似度参数大于预设门限的像素组成相应待滤波像素的相似候选样本像素集。本方法能够自适应且较为准确地选取相似候选样本像素集，进而实现对双极化SAR图像的高性能相干斑滤波。

【技术实现步骤摘要】
基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法
本专利技术属于SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)成像遥感
，涉及一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法。
技术介绍
双极化SAR具有获取地物部分极化信息的能力，在信息获取、成像测绘带宽和系统复杂度之间进行有效折中，并在诸多领域得到广泛应用。作为一种相干成像系统，双极化SAR图像受到相干斑现象的严重影响，这给后续的图像理解和解译带来困难和挑战。在开展诸如目标检测、分类和识别等应用时，通常需要对SAR图像进行相干斑滤波的预处理。性能优良的相干斑滤波方法能够在充分抑制相干斑的同时很好地保护图像细节。作为一个重要的预处理步骤，相干斑滤波性能直接影响后续各种处理和应用的效果和精度。通常，SAR图像的相干斑滤波主要包含两个步骤：一是相似候选样本像素集的选取，二是无偏估计器的构建与使用。前者作为决定相干斑滤波性能的关键，已成为该领域的研究重点。而现阶段对于双极化SAR图像的相干斑滤波，通常是直接利用针对单极化或全极化SAR图像的滤波方法。其中，常用方法有Boxcar滤波器、改进的Lee滤波器(详见文献J.S.Lee,“Refinedfilteringofimagenoiseusinglocalstatistics,”ComputerGraphicsandImageProcessing,vol.15,pp.380-389,1981)、IDAN滤波器(详见文献G.Vasile,E.Trouve,J.S.LeeandV.Buzuloiu,“Intensity-drivenadaptive-neighborhoodtechniqueforpolarimetricandinterferometricSARparametersestimation,”IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing,vol.44,pp.1609-1621,2006)和扩展的Sigma滤波器(详见文献J.S.Lee,T.L.Ainsworth,Y.T.WangandK.S.Chen,“PolarimetricSARspecklefilteringandtheextendedSigmafilter,”IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing,vol.53,pp.1150-1160,2015)等。上述方法在选取相似候选样本像素集时大多仅依赖于各极化通道的能量信息，而较少考虑各极化通道的相位信息以及完整的极化矩阵信息。对于这些重要信息的忽略可能导致相似候选样本像素集的选取不准确，进而降低最终的相干斑滤波性能。此外，仅就双极化SAR所能够获取的部分极化信息，当前还缺乏具有针对性的相干斑滤波方法。如何针对双极化SAR图像进行相似候选样本像素集的有效选取，进而设计出一种专门的双极化SAR图像相干斑滤波方法，是当前面临的一个技术挑战。因此，发展一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法，本方法能够自适应且较为准确地选取相似候选样本像素集，进而实现对双极化SAR图像的高性能相干斑滤波。本专利技术的技术方案是：一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法，包括选取相似候选样本像素集，使用无偏估计器进行滤波。其特征在于，选取相似候选样本像素集时采用下述步骤：以双极化SAR图像中每一个待滤波像素为中心选取邻域，计算各邻域内任意像素与相应待滤波像素之间的相似度参数lnQA-B，公式如下：lnQA-B＝4ln2+ln[Det(CA)]+ln[Det(CB)]-2ln[Det(CA+CB)]其中，CA是待滤波像素A对应的极化协方差矩阵，CB是其邻域内的任意像素B对应的极化协方差矩阵；ln·为取自然对数，Det(·)为取矩阵行列式。选取出各邻域内相似度参数大于预设门限的像素组成相应待滤波像素的相似候选样本像素集。用本专利技术可取得以下技术效果本专利技术所述的一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法，针对双极化SAR所获取的极化协方差矩阵，提出了用于衡量两个像素之间相似性的相似度参数，这种相似度参数体现了双极化SAR所获取的完整的极化矩阵信息以及各极化通道的能量与相位信息。利用这种相似度参数通过门限判断可以获得更为准确的相似候选样本像素集，进而实现对双极化SAR图像的高性能相干斑滤波处理。本专利技术实现简单，对于不同场景类型的图像具有很好的鲁棒性，并且实施起来也非常方便，可直接用于对各种极化SAR系统所获取的具有不同波段和不同分辨率的双极化SAR图像进行处理。实验证明，在使用本专利技术方法所得滤波后的双极化SAR图像中，不仅相干斑噪声得到了平滑，而且其中的一些细节部分也得到了保留，甚至增强。本专利技术对于双极化SAR图像的预处理、相干斑滤波、模式识别、目标检测与分类、边缘提取等应用领域有着重要的参考意义与价值。附图说明图1本专利技术的实施流程图；图2UAVSAR获取农作物区域的双极化SAR数据，以及分别使用扩展的Sigma滤波器和本专利技术方法对其进行相干斑滤波处理后的结果；图3E-SAR获取建筑物区域的双极化SAR数据，以及分别使用扩展的Sigma滤波器和本专利技术方法对其进行相干斑滤波处理后的结果；图4E-SAR获取轨道区域的双极化SAR数据，以及分别使用扩展的Sigma滤波器和本专利技术方法对其进行相干斑滤波处理后的结果；图5基于图4中的原始数据及不同相干斑滤波方法所得结果，分别进行后续的边缘检测所得结果；图6Radarsat-2获取海面背景舰船1的双极化SAR数据，以及分别使用扩展的Sigma滤波器和本专利技术方法对其进行相干斑滤波处理后的结果；图7Radarsat-2获取海面背景舰船2的双极化SAR数据，以及分别使用扩展的Sigma滤波器和本专利技术方法对其进行相干斑滤波处理后的结果；图8Radarsat-2获取海面背景舰船3的双极化SAR数据，以及分别使用扩展的Sigma滤波器和本专利技术方法对其进行相干斑滤波处理后的结果；图9基于图6中的原始数据及不同相干斑滤波方法所得结果，分别进行后续的边缘检测所得结果；图10基于图7中的原始数据及不同相干斑滤波方法所得结果，分别进行后续的边缘检测所得结果；图11基于图8中的原始数据及不同相干斑滤波方法所得结果，分别进行后续的边缘检测所得结果。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的技术方案，以下结合附图对本专利技术的实施方式作进一步描述。图1为本专利技术的实施流程图，主要由三步组成。第一步，计算以待滤波像素为中心邻域的相似度参数矩阵。第二步，确定邻域中与待滤波像素相似的候选样本像素集。第三步，对待滤波像素进行滤波处理。遍历全图即得到相干斑滤波后的结果图。上述步骤具体如下：设双极化SAR图像中的待滤波像素(i,j)所对应的极化协方差矩阵为Cij,i＝1,2,…,I,j＝1,2,…,J，I,J分别表示双极化SAR图像的行、列像素点总数。然后进行下面第一步至第三步的处理：第一步，计算以待滤波像素为中心邻域的相似度参数矩阵；以待滤波像素(i,j)为中心取大小为N×M的邻域，N,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法，包括选取相似候选样本像素集，使用无偏估计器进行滤波，其特征在于，选取相似候选样本像素集时采用下述步骤：以双极化SAR图像中每一个待滤波像素为中心选取邻域，计算各邻域内任意像素与相应待滤波像素之间的相似度参数lnQA‑B，公式如下：lnQA‑B＝4ln2+ln[Det(CA)]+ln[Det(CB)]‑2ln[Det(CA+CB)]其中，CA是待滤波像素A对应的极化协方差矩阵，CB是其邻域内的任意像素B对应的极化协方差矩阵；ln·为取自然对数，Det(·)为取矩阵行列式；选取出各邻域内相似度参数大于预设门限的像素组成相应待滤波像素的相似候选样本像素集。

【技术特征摘要】
1.一种基于相似性检验的双极化SAR图像相干斑滤波方法，包括选取相似候选样本像素集，使用无偏估计器进行滤波，其特征在于，选取相似候选样本像素集时采用下述步骤：以双极化SAR图像中每一个待滤波像素为中心选取邻域，计算各邻域内任意像素与相应待滤波像素之间的相似度参数lnQA-B，公式如下：lnQA-B＝4ln...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思伟，李永祯，王雪松，肖顺平，陶臣嵩，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43