基于X波段导航雷达海面回波图像的去噪和插帧修复研究

摘要

利用X波段导航雷达进行遥感测量,根据所获取的图像数据了解海洋状态的实时信息,可以为后期的各种海洋表面参数的反演提供准确的数据。但是,在X波段导航雷达海面回波数据的采集过程中存在很多实际的问题,例如数据中存在噪声,连续时间图像序列中丢失一整幅图像数据等,这些问题对后期利用海浪图像数据来反演各种海洋表面参数存在很大影响。本文针对这些问题对含有噪声的雷达图像数据进行了预处理,为后期海洋表面参数的反演做好数据准备。
　　 (1)X波段导航雷达回波数据与传统的图像数据在空间分布上存在很大的不同,传统的去噪方法如均值滤波和中值滤波等方法不适合雷达图像的去噪处理。反距离加权法是根据x波段导航雷达海面回波数据的时空特点提出的去噪方法,该方法首先利用线检测模板对雷达图像中的射线状噪声进行分离,然后针对这种特殊的噪声形式提出了一种阈值分割的方法,最后在极坐标下对噪声点进行插值修复。与传统的方法相比该方法无论在主观视觉还是信噪比方面,都有了一定改进,但该方法存在缺陷,即在插值过程中会出现分母为零的现象,表现在图像中为黑色斑点,影响了视觉效果和海洋表面参数的反演精度,本文对原始算法进行了改进,取得了较好的主客观效果。
　　 (2)本文研究了一种在连续的雷达图像序列中丢失-帧图像的修复算法,所采用的修复技术是基于运动估计与运动补偿的视频序列修复技术。根据雷达图像中像素点的运动特点,搜索算法采用改进的三步搜索算法结合双向运动估计,然后对矢量场进行后续处理,最后内插出重建帧。为了提高图像修复的精度,本文还引用了亚像素运动估计。最后通过实验结果,验证了本文所采用算法可以取得较好的修复效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外关于X波段雷达回波反演技术的发展历程及研究现状

1.3 论文研究的主要内容

1.4 论文的组织结构

第二章 海浪信息的提取和雷达数据的可视化

2.1 “海杂波”图像

2.2 海浪信息提取流程

2.2.1 三维傅里叶变换

2.2.2 带通滤波

2.2.3 调制传递函数

2.2.4 海浪谱

2.3 雷达数据的可视化

2.4 图像质量

2.4.1 图像质量的主观测评

2.4.2 图像质量的客观测量

2.5 本章小结

第三章 图像去噪和修复方法的研究

3.1 图像噪声

3.2 图像的去噪方法

3.2.1 图像的空间域去噪

3.2.2 图像的变换域去噪

3.3 图像修复技术

3.4 基于块匹配的运动位移估计

3.4.1 块匹配搜索算法

3.4.2 预测运动矢量法

3.4.3 多层法和多分辨法

3.4.4 快速全搜索算法

3.5 本章小结

第四章 带有射线状噪声的X波段导航雷达图像的去噪处理

4.1 雷达图像的噪声识别

4.2 原始的反距离加权法及其在海浪图像中的应用

4.3 原始反距离加权法的缺陷

4.4 改进的反距离加权法

4.5 实验结果

4.5.1 图像质量的客观测量

4.5.2 图像质量的主观测评

4.6 本章小结

第五章 针对X波段导航雷达连续图像序列丢失一帧图像的修复

5.1 雷达图像的运动特点

5.2 双向运动估计算法

5.3 丢失某一帧连续雷达图像序列介绍

5.4 本文图像修复方案

5.4.1 双向运动估计结合改进的三步搜索法

5.4.2 亚像素运动估计

5.4.3 雷达图像的亚像素内插算法

5.4.4 矢量场后处理

5.4.5 基于运动补偿的内插算法

5.5 实验结果

5.5.1 客观质量

5.5.2 主观质量

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文所做工作总结

6.2 对今后工作的展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢