SAR图像相干斑抑制和图像增强方法研究

摘要

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种新型高分辨成像雷达，具有穿透力强、不受天气影响的特点。SAR的相干成像机制造成SAR图像受到相干班污染，而目标的强散射点遮蔽效应导致SAR图像对比度低的问题。因此要提升SAR图像可视性，改善图像质量，就需要进行SAR图像处理。 本文针对SAR图像相干斑抑制和对比度增强两个关键性问题进行了研究，提出了相应处理算法，并设计实现了SAR图像处理软件。主要工作包括： 1)介绍了相干斑产生原理，总结了SAR图像相干斑的统计分布模型和灰度统计分布模型，分析了图像相干班和对比度特性，为后文的研究奠定了理论基础。 2)针对非局部均值（NLM）算法对SAR图像方向信息捕获不足的问题，提出了一种基于变差系数的NLM相干斑抑制方法，构造了各向异性的自适应加权窗，并设计了自适应的高斯滤波参数，实现了抑制同质区相干斑的同时更精准的保持异质区的边缘纹理。 3)针对SAR图像对比度低、动态范围与显示设备不匹配的问题，研究了一种高动态范围SAR图像增强算法，构造了模糊隶属度函数，修正了灰度分层增强模型的优化准则，实现了SAR图像动态范围压缩同时有效保留图像纹理细节。 4)设计了基于QT用户界面应用程序的SAR图像处理软件框架，集成了常用SAR图像处理算法，开发了一套SAR图像处理软件，实现了SAR图像处理实用化操作。 以上研究内容已通过仿真数据验证，结果表明上述算法可以从不同角度有效的改善SAR图像质量。经过测试，本文设计并实现的软件能够满足多数SAR图像的增强需求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.2.1 SAR图像相干斑抑制研究现状

1.2.2 SAR图像对比度增强研究现状

1.3 论文内容安排

第二章 SAR图像视觉特性分析

2.1 SAR成像原理

2.2 SAR图像相干斑特性分析

2.3 SAR图像对比度特性分析

2.4 本章小结

第三章 SAR图像非局部均值相干斑滤波

3.1 非局部均值算法框架

3.2 非局部均值相干斑滤波算法

3.2.1 各向异性窗函数构造

3.2.2 高斯滤波参数修正

3.2.3 加权平均相干斑滤波

3.3 仿真分析

3.3.1 仿真结果

3.3.2 定量分析

3.4 本章小结

第四章 高动态范围SAR图像增强

4.1 灰度分层对比度增强框架

4.2 灰度分层对比度增强算法

4.2.1 最大类间方差图像分割

4.2.2 噪声点检测及噪声隶属度函数设计

4.2.3 基于噪声隶属度函数的SAR图像局部增强

4.2.4 拉普拉斯金字塔图像融合增强

4.3 仿真分析

4.3.1 仿真结果

4.3.2 定量分析

4.4 本章小结

第五章 SAR图像处理软件

5.1 软件实现框架

5.2 软件功能模块

5.2.1 图像处理基础模块

5.2.2 SAR图像增强模块

5.2.3 SAR图像相干斑滤除模块

5.2.4 SAR图像评估模块

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果