基于相似性度量的合成孔径雷达图像相干斑抑制算法研究

摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)以其全天时、全天候、多极化、多频段、高分辨率成像的独特优势在海洋和陆地观测方面得到了广泛地应用。相干斑噪声是SAR成像过程中的一种固有现象，相干斑的存在降低了图像的可读性，使图像的解释和分析工作复杂化，因而相干斑抑制是SAR图像处理中的一个重要环节。多年来人们提出了众多的相干斑抑制处理方法，如计算统计特性的Lee，Frost，Kuan等滤波方法，使用梯度特征的各向异性扩散和小波等滤波方法以及利用模型特征的滤波方法。在相干斑的抑制研究中，存在的一个普遍问题是在消除相干斑的同时难以有效地保持图像边缘等细节信息。本文针对SAR图像的相干斑抑制方法进行了研究，将结构相似性度量引入SAR图像滤波中，提出了新的基于结构相似性度量的SAR图像相干斑抑制方法，主要研究内容如下：　　1、研究提出了结构相似性度量Lee滤波方法。该方法将像素间相似性函数引入到Lee滤波算法中，通过计算像素间相似性函数判别像素的结构属性来指导滤波处理过程。又针对该方法在像素水平上抗噪声能力不足的问题，在计算保素相似性函数之前，通过定义环绕像素的图像块判别像素的结构属性，在更大的邻域范围内将与中心像素结构属性最为相近的像素选择出来，然后再进行相似性函数的计算，从而提出两级结构相似性度量Lee滤波方法。通过两级结构相似性的度量，削弱了噪声对图像的影响，提高了去噪的性能。　　2、研究提出了两级结构相似性度量Kuan，Frost滤波方法。两级结构相似性度量Lee滤波方法是通过计算图像像素的统计特性来衡量像素间的一种相似性，将提出的两级结构相似性度量Lee滤波方法中的两级结构相似性度量方法扩展应用于Kuan，Frost滤波方法中，研究提出的两级结构相似性度量方法同样适应于计算图像像素统计特性的Kuan，Frost滤波方法。　　实验结果表明，研究提出的两级结构相似性度量Lee滤波方法在消除相干斑噪声的同时，相较于先前的各种Lee滤波方法，在边缘保持能力上有着显著的优势。而应用两级结构相似性度量的Frost，Kuan滤波方法较之先前的Frost，Kuan滤波方法在消除噪声的同时亦能更好地保持图像边缘等细节信息。

目录

文摘

英文文摘

致谢

插图清单

表格清单

第一章 绪论

1.1 合成孔径雷达概述

1.2 国内外SAR系统的发展概况

1.3 SAR图像相干斑抑制的研究现状

1.4 论文的研究工作内容

1.5 论文的章节安排

第二章 SAR图像相干斑噪声特性

2.1 相干斑形成机理

2.2 相干斑噪声模型

2.3 相干斑噪声特性

2.4 本章小结

第三章 SAR图像相干斑抑制方法

3.1 各向异性扩散相干斑抑制方法

3.2 马尔可夫随机场相干斑抑制方法

3.3 计算统计特性的相干斑抑制方法

3.3.1 Frost滤波方法

3.3.2 Kuan滤波方法

3.4 各种Lee滤波方法

3.4.1 经典Lee滤波方法

3.4.2 Enhanced Lee滤波方法

3.4.3 Refined Lee滤波方法

3.4.4 Adaptive window Lee滤波方法

3.4.5 各种Lee滤波方法评价标准及其去噪性能比较

3.5 双边滤波和非局部均值滤波

3.6 本章小结

第四章 基于结构相似性度量的Lee滤波方法

4.1 结构相似性度量Lee滤波方法

4.2 两级结构相似性度量Lee滤波方法

4.3 乘性噪声模型下新的图像块结构相似性度量

4.3.1 加权最大似然估计图像块相似性度量

4.3.2 泊松距离的图像块相似性度量

4.4 进一步综合实验分析与比较

4.5 本章小结

第五章 两级结构相似性度量在Kuan，Frost滤波中的应用

5.1 两级结构相似性度量在Kuan滤波中的应用

5.2 两级结构相似性度量在Frost滤波中的应用

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文的工作总结

6.2 未来工作的展望

参考文献

硕士学位期间发表的论文