發(fā)布時間：2018-10-16 21:36

【摘要】：極化合成孔徑雷達(POLSAR)是一種多參數(shù)、多通道的微波成像雷達,對地物具有一定的投射性,能夠獲取不同極化狀態(tài)下目標的散射回波,更好的描述目標所包含的信息,已成為遙感領(lǐng)域的一種新技術(shù),是合成孔徑雷達(SAR)發(fā)展的新趨勢,被廣泛應用于軍事、國防、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域。但是由于相干成像的原理性缺陷,極化SAR系統(tǒng)獲取的目標信息與實際的信息之間存在一定的偏差,導致極化SAR數(shù)據(jù)中存在相干斑噪聲,嚴重的影響了數(shù)據(jù)的解譯和后續(xù)應用,因此相干斑噪聲的抑制成為極化SAR數(shù)據(jù)應用中的首要問題。本文介紹了SAR數(shù)據(jù)以及極化SAR數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分布和相干斑噪聲模型,提出了三種相干斑抑制算法,主要內(nèi)容如下:1.在已有極化SAR數(shù)據(jù)雙邊濾波的基礎(chǔ)上,借鑒基于相對全變差的邊緣檢測方法,提出了一種基于邊緣檢測和雙邊濾波的極化SAR相干斑抑制算法,檢測出圖像的勻質(zhì)區(qū)域和邊緣紋理細節(jié)區(qū)域,在不同的區(qū)域?qū)﹄p邊濾波的亮度信息平滑參數(shù)設置不同的值,使其更適合所處理的像素。該算法簡單快速,可以直接對極化協(xié)方差矩陣C或極化相干矩陣T進行處理。實驗結(jié)果表明,該算法不僅對相干斑噪聲抑制具有相對不錯的性能而且對邊緣紋理細節(jié)信息的保持也相對較好。2.結(jié)合雙邊濾波和非局部均值濾波,提出了一種基于非局部雙邊濾波的極化SAR相干斑抑制算法,通過非局部的思想選擇盡可能多的相似圖像塊,并對這些相似圖像塊采取雙邊濾波,最后對相似圖像塊雙邊濾波的結(jié)果進行非局部加權(quán)平均,既考慮了圖像塊的結(jié)構(gòu)相似性又考慮了單像素的像素值相似性。此算法結(jié)合了局部和非局部策略,不但考慮了雙邊濾波的優(yōu)點也考慮了非局部均值濾波的優(yōu)點。實驗結(jié)果表明,不論在勻質(zhì)區(qū)域還是在邊緣紋理細節(jié)區(qū)域該算法對極化SAR數(shù)據(jù)圖像的相干斑抑制效果都相對較好。3.將處理含有加性高斯白噪聲圖像的SVD算法應用到SAR數(shù)據(jù)的相干斑抑制上,針對SAR數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分布以及相干斑噪聲模型,在獲取SVD樣本矩陣時采用適合SAR數(shù)據(jù)的相似性距離代替原始的歐氏距離,并提出適應SAR數(shù)據(jù)相干斑噪聲的SVD閾值參數(shù)計算公式。除此之外,充分考慮極化SAR數(shù)據(jù)的特性,將應用到SAR數(shù)據(jù)相干斑抑制上的SVD方法擴展到極化SAR數(shù)據(jù)上,在Span數(shù)據(jù)上獲取相似圖像塊和SVD閾值參數(shù),在保持極化信息方面有一定的作用。實驗結(jié)果表明,該算法在SAR數(shù)據(jù)和極化SAR數(shù)據(jù)上的相干斑抑制均能達到較好的性能,而且更大的優(yōu)勢在于對單視極化SAR數(shù)據(jù)處理具有一定的有效性。本文工作得到了國家自然科學基金(No.61173092)、新世紀優(yōu)秀人才支持計劃(No.66ZY110)和陜西省科學技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(No.2013KJXX-64)資助。
[Abstract]:Polarimetric synthetic Aperture Radar (POLSAR) is a kind of multi-parameter, multi-channel microwave imaging radar, which can project objects to a certain extent, and can obtain scattering echo of the target in different polarization state, and describe the information contained in the target better. It has become a new technology in the field of remote sensing and a new trend in the development of synthetic Aperture Radar (SAR), which has been widely used in military, national defense, environment, agriculture and other fields. However, due to the principle defects of coherent imaging, there is a certain deviation between the target information obtained by polarized SAR system and the actual information, which leads to speckle noise in polarized SAR data, which seriously affects the interpretation and subsequent application of the data. Therefore, the suppression of speckle noise becomes the most important problem in the application of polarimetric SAR data. In this paper, the statistical distribution and speckle noise model of SAR data and polarized SAR data are introduced, and three speckle suppression algorithms are proposed. The main contents are as follows: 1. Based on the bilateral filtering of polarimetric SAR data and the relative total variation, an edge detection algorithm based on edge detection and two-sided filtering is proposed for polarimetric SAR speckle suppression. The homogeneous region and the edge texture detail area of the image are detected, and different values of the brightness information smoothing parameters of the bilateral filtering are set in different regions to make it more suitable for the processed pixels. The algorithm is simple and fast and can directly process the polarization covariance matrix C or the polarized coherence matrix T. Experimental results show that the proposed algorithm not only has relatively good performance for speckle noise suppression, but also maintains the edge texture details relatively well. 2. A polarimetric SAR speckle suppression algorithm based on non-local two-sided filtering and non-local mean filtering is proposed, which selects as many similar image blocks as possible. These similar image blocks are filtered by two sides. Finally, the results of the similar image blocks are weighted by non-local weighted averaging. The structural similarity of the image blocks and the pixel similarity of the single pixel are taken into account in both the structural similarity of the image blocks and the pixel similarity of the single pixel. This algorithm combines local and non-local strategies, not only considering the advantages of bilateral filtering, but also considering the advantages of non-local mean filtering. The experimental results show that the proposed algorithm has better speckle suppression effect on polarized SAR images both in homogeneous region and in edge texture detail region. The SVD algorithm with additive Gao Si white noise image is applied to speckle suppression of SAR data. Aiming at the statistical distribution of SAR data and the speckle noise model, In obtaining the SVD sample matrix, the Euclidean distance is replaced by the similarity distance suitable for SAR data, and a formula for calculating the threshold parameters of SVD for speckle noise of SAR data is proposed. In addition, considering the characteristics of polarized SAR data, the SVD method applied to speckle suppression of SAR data is extended to polarimetric SAR data to obtain similar image blocks and SVD threshold parameters on Span data. In maintaining polarization information has a certain role. Experimental results show that the proposed algorithm can achieve better performance in both SAR data and polarimetric SAR data, and its greater advantage lies in its effectiveness in single-view polarimetric SAR data processing. This paper is supported by the National Natural Science Foundation (No.61173092), the New Century Talent support Program (No.66ZY110) and the Shaanxi Province Scientific and technological Research and Development Program (No.2013KJXX-64).
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.52

【共引文獻】

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本文編號：2275692