基于偏微分方程的SAR图像降相干斑方法研究

摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar)近年来一直都被看作新一代重要遥感信息源,有着重要的军用、民用意义.由于SAR的相干成像特性,其图像一般都含有乘性的相干斑噪声(Speckle),严重降低了图像的辐射分辨率和信噪比,这使得SAR图像在判读、分割、分类、目标检测和其他信息提取过程变得困难,因此抑制相干斑噪声成为SAR图像分析和处理的关键步骤,是图像复原和增强领域内最富有挑战性的研究课题之一.由于降相干斑技术的重要价值和广阔的应用前景,正日益受到国际上越来越多科研人员的高度重视,成为目前图像处理领域中的热门研究课题.但到目前为止,已经取得的研究成果离这一问题的彻底解决还有很大的距离.关于Speckle噪声的抑制算法,目前主要分为四类:第一类是多视处理[1],即平均同一区域内的几个视;第二类是基于SAR图像局部统计特性[2]的自适应滤波;第三类是基于小波的方法[3],利用小波的时频率分辨能力区分噪声和图像细节信息;第四类就是基于偏微分方程(PDE)的各向异性扩散法[4]和总变分最小化法[5].该文对现阶段相干斑抑制技术进行了比较详细和全面的总结分类.针对各种方法的特性和存在的问题尤其是第四类方法进行了深入地探讨和研究,在此基础上,提出一种新的基于PDE的规整化各向异性扩散模型,为该类方法的研究提供了一种新的理论分析方法,拓宽了相干斑抑制的思路.该文主要贡献和创新点体现在:1、综述了目前SAR图像降噪以及基于PDE方法在SAR图像处理领域的应用现状,介绍了传统的自适应滤波方法和PDE的纽带关系.2、针对各向异性扩散的相干斑抑制算法(SRAD),从理论上分析了该算法中扩散控制函数的不合理性,并提出新的扩散控制函数.3、提出规整化的各向异性扩散相干斑抑制算法(R-SRAD).通过实验分析证明该算法优于SRAD.