【摘要】：合成孔徑雷達(SAR)作為一種主動微波遙感,能夠全天時、全天候的對目標區(qū)域進行探測,形成的SAR影像能夠同時具有較高的距離向分辨率和方位向分辨率,在軍事、農(nóng)業(yè)以及環(huán)境科學領域發(fā)揮著不可替代的作用。然而采用相干成像原理形成的SAR影像中存在大量相干斑點噪聲,斑點噪聲的存在使得對SAR影像內(nèi)容的理解和后續(xù)解譯變得異常困難,嚴重影響了SAR影像在各個領域中的后續(xù)應用。因此,SAR影像相干斑點噪聲抑制成為SAR影像應用中必不可少的環(huán)節(jié)。由于微波波長較長,對地表覆蓋物具有一定得穿透性,因此SAR影像廣泛用于資源環(huán)境的探測,其中基于SAR影像的隱伏地質(zhì)體探測是SAR技術(shù)在資源環(huán)境應用中的研究熱點。論文對相干斑點噪聲進行研究,總結(jié)現(xiàn)階段各種斑點噪聲抑制技術(shù);在稀疏表示理論的基礎上提出高效、邊緣保持較好的過完備字典學習算法;在塊匹配理論的基礎上提出自適應、去噪效果更加優(yōu)異的三維塊匹配算法;并利用去噪后的SAR影像進行了隱伏地質(zhì)體識別探究,構(gòu)建了隱伏地質(zhì)體識別模型,通過實驗驗證了SAR影像地質(zhì)體識別的可行性。論文的主要研究工作和成果如下:(1)對國內(nèi)外相干斑點抑制算法進行文獻綜述論文對國內(nèi)外相干斑點抑制算法進行研究,對成像前的多視處理和成像后的濾波處理技術(shù)進行總結(jié)和梳理。根據(jù)濾波原理的不同,;論文將成像后的濾波處理歸納為空間域濾波、變換域濾波、各向異性濾波和稀疏表示四種類型,并進行詳細的分析總結(jié)。該研究為去噪算法的選擇和進一步深入研究提供指導和參考。(2)提出基于雙重迭代優(yōu)化字典學習的SAR影像濾波算法針對基于核的奇異值分解(KSVD)算法稀疏編碼步驟收斂速度較慢,奇異值分解更新字典過復雜,很難應用于較大SAR影像濾波的問題,論文提出一種雙重迭代優(yōu)化字典學習方法(double iterative optimal dictionary learning algorithm,DIOD)。該方法利用雙重迭代進行稀疏編碼,加權(quán)誤差項更新字典原子,從稀疏編碼和字典更新兩方面提高字典學習的效率和字典訓練過程中字典原子選擇的準確性。(3)提出基于聚類三維塊匹配的SAR影像濾波算法三維塊匹配(BM3D)算法能夠有效抑制平穩(wěn)信號中的噪聲,然而針對具有隨機特性的合成孔徑雷達(SAR)影像斑點噪聲,因三維變換閾值單一和局部鄰域?qū)ふ蚁嗨茐K,限制了算法濾波效果。為此論文提出基于K-Means聚類的BM3D算法應用于SAR影像斑點噪聲抑制。通過圖像塊的聚類實現(xiàn)全局相似塊查找以及閾值自適應設置。從而使得算法對影像中不同紋理特征區(qū)域同樣具有較好的濾波效果。(4)基于濾波后SAR影像的隱伏地質(zhì)體識別探究對SAR影像在隱伏地質(zhì)體識別中的應用進行初步探究。對隱伏地質(zhì)體識別理論知識進行總結(jié)分析,構(gòu)建基于SAR影像的隱伏地質(zhì)體識別模型。因研究區(qū)域多為均質(zhì)區(qū)域,選擇文中更加適用于光滑區(qū)域的聚類三維塊匹配算法對目標區(qū)域影像進行濾波處理�；谖闹袠�(gòu)建的地質(zhì)體識別模型,通過將極化分解之后的SAR影像同光學影像中第四紀巖石礦物分布范圍進行對比分析得出SAR影像能夠進行地質(zhì)體識別。通過對不同去噪算法濾波后的SAR影像進行極化分解,探索濾波算法對地質(zhì)體識別的影響。另外,針對不同波段SAR影像對隱伏地質(zhì)體識別的影響進行實驗,以研究區(qū)域侏羅紀巖石為研究對象,通過對該區(qū)域L波段、C波段SAR影像進行分析,得出L波段影像具有更好的地質(zhì)體識別邊界效果。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P627
【圖文】：

圖 1-1 SAR 影像相干斑點抑制算法分類圖1.3 隱伏地質(zhì)體信息 SAR 識別的研究現(xiàn)狀地質(zhì)學是雷達遙感應用的主要領域之一。在 20 世紀 60 年代美國在多云多雨的南美洲地區(qū)開展大規(guī)模的機載雷達地質(zhì)應用試驗[82]。由于雷達側(cè)視成像具有獨特穿透特性的特點使其在地學應用中具有重要的地位。Farr 等[83]通過將接收器埋藏在美國內(nèi)華達沙漠的土壤中，探究土壤濕度與微波衰減系數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果表明接收器在 SIR-B 圖像上有強烈的響應。邵蕓等[84]對航天飛機成像雷達進行專項的穿透性試驗，結(jié)果表明介質(zhì)含水量同雷達穿透能力呈現(xiàn)負相關(guān)，雷達波長同穿透性呈現(xiàn)正相關(guān)特性，而且雷達的穿透性同極化方式也有一定的相關(guān)性。Schaber[85]通過對亞利桑那州 Yuma 沙漠進行實驗探究，得到了類似的研究結(jié)果。雷達圖像通過極化組合可以實現(xiàn)影像彩色顯示[86]。不同波段雷達入射波和不同極化狀態(tài)的選擇針對同種地物的探測具有各不相同的實驗效果。因此，通過

用規(guī)范化加權(quán)重構(gòu)訓練樣本誤差項的方式更新字典。3.基于聚類三維塊匹配的SAR影像濾波算法: BM3D算法能夠有效抑制平穩(wěn)信號中的噪聲，然而針對具有隨機特性的 SAR 影像斑點噪聲，因三維變換閾值單一和局部鄰域?qū)ふ蚁嗨茐K，限制了算法濾波效果。為此論文提出基于 K-Mean聚類的 BM3D 算法應用于 SAR 影像斑點噪聲抑制。首先，對圖像塊集合根據(jù)均值、方差及極差值構(gòu)建的特征向量進行聚類，估計每一類別的噪聲方差，根據(jù)類噪聲方差估計自適應確定三維變換閾值；其次，在每一個圖像塊類內(nèi)部尋找相似塊，實現(xiàn)快速全局相似塊查找。4.SAR影像在隱伏地質(zhì)體識別中應用的探究: SAR的側(cè)視成像對地表紋理信息敏感，通過對紋理信息豐富的地區(qū)探測可以形成立體感較強的影像，借助于不同波長的極化雷達圖像的色調(diào)、紋理特征，綜合 SAR 圖像對線性構(gòu)造特征，可以實現(xiàn)大多數(shù)的巖性單元的識別。為了提高地質(zhì)體的識別效果，利用光學遙感影像和已有的地質(zhì)調(diào)查成果協(xié)同 SAR 圖像進行分析，判斷隱伏地質(zhì)體具體的位置信息，實現(xiàn)對隱伏地質(zhì)體的地層單元進行劃分。

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本文編號：2742664