【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(Synthetic aperture radar,SAR)是一種可以全天候生成高分辨率遙感圖像的相干成像系統(tǒng)。與可見光成像系統(tǒng)相比,SAR在弱光、霧天等惡劣環(huán)境條件下依然可以有效工作,同時具有多波段、多極化、穿透能力強(qiáng)的優(yōu)勢,因而成為環(huán)境監(jiān)測、城鎮(zhèn)規(guī)劃、災(zāi)害評估等眾多領(lǐng)域不可替代的觀測工具。由于相干成像機(jī)制的影響,圖像出現(xiàn)相干斑噪聲(也稱為斑點(diǎn)噪聲、散斑噪聲),對圖像的后續(xù)處理造成了嚴(yán)重影響。因此,SAR圖像去噪算法的研究對于圖像的理解和解譯具有重要意義。非局部均值(Non-local means,NLM)去噪算法利用圖像的非局部相似性進(jìn)行去噪,取得了很好的去噪效果,但是NLM在進(jìn)行塊匹配時,會包含不相似的子塊,增加不必要的計算,而且權(quán)重的計算容易受到塊大小的影響,模糊圖像邊緣,本文針對NLM的不足進(jìn)行了改進(jìn),并且在非下采樣剪切波變換(Non-subsampled Shearlet transform,NSST)和加權(quán)核范數(shù)最小化(Weighted nuclear norm minimization,WNNM)算法的基礎(chǔ)上,提出了三種基于非局部相似的SAR圖像去噪算法。論文的主要研究工作如下:(1)基于相似性驗證與子塊排序的NSST域SAR圖像去噪為了改進(jìn)傳統(tǒng)的非局部變換域SAR圖像去噪算法不考慮子塊關(guān)系的缺點(diǎn),本文結(jié)合相似性驗證與子塊排序提出一種新的NSST域SAR圖像去噪算法。首先構(gòu)造NSST域SAR圖像相似塊之間距離的概率密度分布,然后利用子塊之間的相似性,去除相似性較低的子塊,最后結(jié)合子塊排序和最優(yōu)一維濾波對SAR圖像進(jìn)行去噪。實驗結(jié)果表明,與其他經(jīng)典去噪算法相比,該算法能更好地保持圖像邊緣和紋理信息,改善圖像的視覺效果。(2)基于非局部先驗性的稀疏域相干噪聲抑制算法為了克服基于稀疏表示的相干噪聲抑制算法容易產(chǎn)生過平滑的問題,本文結(jié)合圖像的非局部先驗知識提出了一種基于非局部先驗性的稀疏域相干噪聲抑制算法。首先,利用NSST對圖像進(jìn)行稀疏表示。然后,利用圖像的非局部先驗性作為限制條件建立基于非局部先驗性的圖像稀疏表示去噪模型。最后,對去噪模型進(jìn)行交替迭代求解,從而重構(gòu)相干噪聲抑制后的圖像。實驗結(jié)果表明,該算法不僅可以有效地抑制相干斑噪聲,還可以更好的保留圖像紋理信息。(3)結(jié)合加權(quán)核范數(shù)最小化與灰度理論的相干噪聲抑制算法為了改進(jìn)傳統(tǒng)圖像分塊算法中使用歐氏距離時,參考塊大小和搜索窗大小對相似塊收集和計算效率的影響,本文使用灰度理論改進(jìn)傳統(tǒng)非局部算法權(quán)重的計算。首先對含噪圖像進(jìn)行對數(shù)變換。其次,利用灰度相關(guān)理論對圖像進(jìn)行局部塊匹配,從而得到參考塊的相似塊的集合,構(gòu)建出近似低秩的矩陣。再利用小波變換對圖像的噪聲方差進(jìn)行估計。最后,利用加權(quán)核范數(shù)最小化理論進(jìn)行去噪。實驗結(jié)果表明,該算法不僅有效地改善了去噪圖像的視覺效果,還更好地保留了圖像的局部結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

第二章 SAR 圖像去噪算法概述中沒有使用下采樣操作，因此實現(xiàn)了平移不變的性能，而且除偽吉布斯效應(yīng)。解主要分為不同尺度的分解和不同方向的分解，具體步驟用非下采樣拉普拉斯塔式（Non-subsampled laplacian pyr在不同的尺度進(jìn)行分解操作。NSLP 經(jīng)過k 層分解，可以產(chǎn) 個高頻圖像和一個低頻圖像，分解后的圖像大小與源圖用剪切波濾波器（Shearlet filter, SF）對獲得的各尺度子帶SST 將標(biāo)準(zhǔn)剪切濾波器圖從偽極坐標(biāo)系映射到笛卡爾坐標(biāo)可以得到每個尺度和每個方向的子帶圖像。示意圖如圖 2-3 所示。

和(b)分別是田地和森林的 SAR 圖像，分別對這兩幅圖像使，去噪結(jié)果如圖 3-5 和圖 3-6 所示。從圖 3-5 和圖 3-6 可知較差，不能有效抑制噪聲；使用 BWS 和 GNL-NSST 去噪時現(xiàn)象，損失一部分紋理信息，圖像細(xì)節(jié)信息丟失比較ST 去噪時產(chǎn)生了一些人造紋理；使用 NSST 去噪存在邊緣模VBO-NSST 進(jìn)行去噪，可以看出去噪后的圖像邊緣輪廓比較節(jié)信息得到很好的保護(hù)。SVBO-NSST 算法在圖像質(zhì)量和視算法均有所改善，去噪效果更好。地將所提出的算法與其它算法進(jìn)行對比，我們利用客觀評價量化評價，包括等效視數(shù)（ENL）[75]、邊緣保持指數(shù)（EP（UMQ）[76]。ENL 越大說明算法去噪后圖像的視覺效果越保留更多的細(xì)節(jié)信息，，而 UMQ 越小說明算法的綜合性能越所有的 SAR 圖像的去噪性能的客觀評價。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN957.52

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本文編號：2617705