【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar, SAR)由于具有全天時與全天候等優(yōu)點，因此在環(huán)境信息獲取與目標(biāo)檢測等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。然而與其它相干成像系統(tǒng)一樣，由SAR系統(tǒng)形成的SAR圖像中散布著大量乘性的相干斑噪聲。大量隨機(jī)分布的相干斑不僅使得SAR圖像的視覺效果大為下降，而且極大的制約了SAR圖像特征提取、目標(biāo)跟蹤等解譯處理技術(shù)的可靠性與有效性。因此，SAR圖像相干斑的抑制研究具有重要的理論與現(xiàn)實意義。 本論文主要圍繞SAR圖像等效視數(shù)(equivalent number of looks, ENL)估計與相干斑抑制方法展開研究，論文的主要內(nèi)容可概括為以下四個部分： 基于邊緣強度映射(edge strength map, ESM)，提出了一種SAR圖像ENL參量的自適應(yīng)非監(jiān)督估計方法。其一，借助各向異性高斯核(anisotropic Gaussian kernel,AGK)平行窗估計比率ESM；其二，對SAR圖像進(jìn)行分塊處理并利用一種簡單的非監(jiān)督估計方法分別估計各分塊圖像在比率ESM下的區(qū)域閾值；其三，利用估計的區(qū)域閾值與閾值化ESM操作分別實現(xiàn)對各分塊圖像的區(qū)域劃分；其四，借助比率ESM兩次約束下的大尺度不規(guī)則局域窗估計所有非邊緣區(qū)像素的局部ENL；其五，借助直方圖統(tǒng)計方法從眾多局部ENL估計值中提取全局ENL估計。實驗表明了該估計方法的有效性與穩(wěn)定性。 以相干斑在小波域的一種加性轉(zhuǎn)換噪聲模型為基礎(chǔ)，提出了一種基于非下采樣小波包變換(undecimated wavelet packet transform, UWPT)的SAR圖像變換域抑斑方法。其一，利用UWPT變換實現(xiàn)對SAR圖像的多層非下采樣子帶分解；其二，借助自蛇擴(kuò)散抑制低通子帶中殘留的相干斑噪聲，并將抑斑后的低通子帶系數(shù)視為原始SAR圖像在小波域的一種局部均值估計；其三，利用小波域局部均值估計自適應(yīng)調(diào)節(jié)改進(jìn)型L1-L2聯(lián)合優(yōu)化，并實現(xiàn)對所有高頻子帶的自適應(yīng)軟閾值濾波去噪；其四，，通過重構(gòu)抑斑后的各子帶完成對SAR圖像的相干斑抑制處理。實驗表明該方法在SAR圖像的相干斑抑制與邊緣保護(hù)方面均取得了較好的效果。 提出了三種SAR圖像空域抑斑方法。(1)基于區(qū)域劃分的空域抑斑方法。該方法先借助具有方向性的高斯-伽馬平行窗估計比率ESM，然后通過閾值化ESM操作實現(xiàn)對SAR圖像邊緣與非邊緣區(qū)域的劃分，進(jìn)而分別利用改進(jìn)的Kuan濾波與Sigma濾波平滑SAR圖像不同區(qū)域的相干斑噪聲。另外，為強化相干斑抑制效果，迭代濾波策略與變尺度局域窗被采用。(2)基于改進(jìn)Frost濾波的空域抑斑方法。該方法以傳統(tǒng)Frost濾波采用的負(fù)指數(shù)衰減型加權(quán)濾波模型為基礎(chǔ)，通過將SAR圖像多種局部統(tǒng)計參量結(jié)合作為聯(lián)合衰減因子，形成與SAR圖像區(qū)域分布特性相適應(yīng)的負(fù)指數(shù)型加權(quán)系數(shù)，同時采取兩次濾波策略，先由預(yù)濾波削弱SAR圖像相干斑噪聲并估計獲得更精準(zhǔn)的局部統(tǒng)計參量，然后借助精細(xì)局部統(tǒng)計參量再對原始SAR圖像實施精細(xì)濾波。(3)基于迭代方向濾波的空域抑斑方法。該方法先借助高斯-伽馬平行窗估計出的比率ESM與方向信息自適應(yīng)地控制AGK生成沿ESM方向分布的具有各向異性支撐區(qū)域的局域窗，然后將SAR圖像多種局部統(tǒng)計參量聯(lián)合作為衰減因子，形成與SAR圖像區(qū)域分布特性相適應(yīng)的負(fù)指數(shù)衰減型加權(quán)系數(shù)，進(jìn)而將負(fù)指數(shù)衰減型加權(quán)系數(shù)同局域窗帶方向的各向異性支撐區(qū)域結(jié)合形成局域加權(quán)的方向濾波，最后對SAR圖像迭代地實施方向濾波，實現(xiàn)帶邊緣保護(hù)的相干斑抑制。實驗證明了上述三種空域抑斑方法在保護(hù)SAR圖像邊緣的同時，可有效抑制相干斑噪聲。 提出了兩種SAR圖像各向異性擴(kuò)散抑斑方法。(1)基于平均曲率運動(meancurvature motion，MCM)的改進(jìn)DPAD抑斑方法。該方法通過將MCM耦合到經(jīng)典的各向異性擴(kuò)散抑斑算法DPAD中，并利用Kuan濾波系數(shù)生成耦合函數(shù)，用于控制MCM的擴(kuò)散強度，形成了一種可有效抑制邊緣區(qū)域噪聲與同質(zhì)區(qū)塊效應(yīng)的各向異性擴(kuò)散抑斑方法。(2)帶方向約束的各向異性擴(kuò)散抑斑方法。通過將局部方向比率估計的方向約束同改進(jìn)的Frost濾波結(jié)合形成帶方向約束的擴(kuò)散函數(shù)，然后將帶方向約束的擴(kuò)散函數(shù)嵌入與MCM擴(kuò)散耦合的各向異性擴(kuò)散框架，從而形成一種帶方向約束的各向異性擴(kuò)散抑斑方法。實驗證明了上述兩種各向異性擴(kuò)散抑斑方法在保護(hù)SAR圖像邊緣的同時，可有效抑制邊緣區(qū)域的相干斑噪聲與同質(zhì)區(qū)的塊效應(yīng)現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.52

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本文編號：2550146