【摘要】：由于合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)傳感器的全天時全天候特點,SAR圖像變化檢測成為人們評估災(zāi)害、監(jiān)測環(huán)境的主要手段。變化檢測主要對同一地理位置不同時期地物地貌變化有效監(jiān)測。然而因受各種因素的影響,如果直接將光學圖像處理方法應(yīng)用到SAR圖像變化檢測中,檢測結(jié)果會出現(xiàn)很大偏差,其中SAR數(shù)據(jù)固有的相干斑噪聲(乘性噪聲)一直是近年來眾多學者關(guān)注的熱點問題�，F(xiàn)有算法雖然在特定數(shù)據(jù)集上能夠得到較好的結(jié)果,但是適用性不強,當處理不同類型的數(shù)據(jù),檢測結(jié)果差異較大。尤其當檢測具有多目標區(qū)域的SAR圖像對時,單一的閾值不能夠同時使不同的目標結(jié)果最優(yōu)。因此,本文針對實際應(yīng)用的需求,減少相干斑噪聲的影響,找到適用性較強的變化檢測方法,考慮了不同單極化多時相高分辨率SAR圖像數(shù)據(jù)情況,開展了一系列的實驗研究。首先,對數(shù)比是一種能夠轉(zhuǎn)換相干斑噪聲為加性噪聲簡單有效方法,但是鄰域信息考慮較少,因此提出加權(quán)對數(shù)比方法改進對數(shù)比方法,并且為了增強變化差異程度,利用了類似于核函數(shù)的方式。實驗結(jié)果表明,加權(quán)對數(shù)比優(yōu)于經(jīng)典均值對數(shù)比檢測方法。實驗中發(fā)現(xiàn),基于對數(shù)比的方法,在大多數(shù)情況下都有較好的檢測結(jié)果,但是也有部分SAR圖像數(shù)據(jù)檢測不到主要變化區(qū)域,方法有很大的局限性。根據(jù)對數(shù)曲線特性,對數(shù)運算會加強低像素級區(qū)域的變化尺度,但是同時也減弱了高像素級的變化尺度。對于大多數(shù)數(shù)據(jù)集來說,最直觀的變化發(fā)生在水域,植被區(qū)域等低像素區(qū)域,但變化區(qū)域在建筑等表現(xiàn)為高像素級的區(qū)域時,我們將檢測不到變化區(qū)域,實際上基于對數(shù)運算的方式,只能檢測恰當?shù)牡拖袼丶壸兓瘏^(qū)域,而這個低像素灰度范圍并不明確,因此也需要額外進行檢測。差值法作為最基本的變化檢測方法可以確切的檢測到主要變化區(qū)域,但是卻面臨高虛警率的問題,因此我們在差值法基礎(chǔ)上引入顯著性提取,改善虛警率偏高的情況。顯著性提取最初來源于光學圖像處理方法,主要用于獲取視覺上較為明顯的區(qū)域,多數(shù)情況下為像素級較高的區(qū)域,而弱化了低像素級的變化尺度,能夠有效檢測非低像素級變化區(qū)域。綜合分析,本文提出加權(quán)對數(shù)比和顯著性提取方法兩條檢測路線同時進行的檢測流程,最后檢測結(jié)果有效疊加獲得全部檢測區(qū)域。為獲得更加準確的變化區(qū)域信息,引入圖像融合方式。考慮shearlet的稀疏特性和多尺度特征,引入shearlet降噪以及shearlet融合。Shearlet降噪方法主要針對于加性噪聲,因此需要使用對數(shù)運算進行轉(zhuǎn)換。降噪后,一條路線繼續(xù)使用加權(quán)對數(shù)比方法進行檢測,另一條路線進行反對數(shù)運算,然后使用基于顯著性提取的差值方法。兩條路線獲得的差異圖進行shearlet融合,得到實際變化區(qū)域。圖像融合一定程度上結(jié)合了不同方法的優(yōu)點,但是當基于對數(shù)比的差異圖出現(xiàn)大量噪聲,會影響最終的檢驗精度,因此我們使用加權(quán)閾值分割結(jié)合加權(quán)對數(shù)比,改善這個弊端。本文方法的目標是在有效檢測到變化區(qū)域基礎(chǔ)上,提高檢驗精度,降低虛警率。本文使用多幅實際SAR圖像數(shù)據(jù)對本文所提出的各環(huán)節(jié)算法進行驗證。根據(jù)光學參考圖像與實地驗證所獲得的統(tǒng)計信息,分別使用檢測率(DR),虛警率(FAR)和總體檢驗精度(OA)進行性能評估,最后將本文方法的實驗結(jié)果與目前主流的相關(guān)算法進行了比較,證實了本文的各部分工作的有效性和可行性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52
【圖文】：

可以認為最優(yōu)。因此，響和增強方法適用性，研究價值和深遠的戰(zhàn)略現(xiàn)狀對 SAR 圖像變化檢測展程度不同，國內(nèi)對于內(nèi) SAR 圖像處理技術(shù)流程[41-42]可以分為 SA如圖 1.1 所示。圖像預(yù)處工作。后續(xù)處理過程[42，我們后面研究的圖像都測的研究，根據(jù)是否需式[37]的變化檢測，以此

化檢測技術(shù)應(yīng)用的研究大方向。理論上監(jiān)督方式的 SAR 圖像變化檢測技術(shù)檢測最優(yōu)，但是，而一般的非監(jiān)督方式適用性較差，因此本文研究的是基化檢測方法。變化檢算法評價圖像變化檢測過程的差異圖提取和閾值分割過程，算法評eiver Operating Characteristic Curve）和混淆矩陣[42]。ROC用信號和噪音混合信號中，獲取有效信號的能力，后來被ROC 曲線源自于統(tǒng)計決策理論，主要用于直觀表達不e，DR）和虛警率（False Alarm Rate, FAR）之間的相應(yīng)關(guān) ROC 曲線去評估差異圖提取方法性能，將 ROC 曲線引

以及實驗結(jié)果與分析。圖 2.1 基于加權(quán)對數(shù)比的 SAR 圖像變化檢測流程圖2.1 基于對數(shù)運算的差異圖提取2.1.1 對數(shù)比算法對數(shù)比值法來源于比值法的改進。比值法的原理是將不同時間段的 SAR 圖像直接做除法運算，結(jié)果和數(shù)值 1 進行比較，越接近于 1，未變化的可能性越大，進行合適的閾值分割就能獲得比值差異圖。比值法使噪聲之間也有了一個除法運算，可以降低相干斑噪聲等乘性噪聲帶來的負面影響。比值法公式可以表示為，( )( )12X tXX tΔ = ··················································· (2.1)

【參考文獻】

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本文編號：2763431