基于改进水平集和空间结构特征的SAR图像水体检测

发布时间：2020-12-16 21:52

　　近年来,随着自然生态环境的恶化,水资源作为人类生存与社会发展的必要要素受到了广泛关注。对地表水资源的监测与管理不仅有利于季节性洪流监测、农业可持续发展、水资源合理分配,而且对海洋管理、水坝建设、港口桥梁检测等都具有重要意义。因此,各国学者都积极投入到对水体检测方法的研究中去。在目前出现的方法中,合成孔径雷达（SAR）不受恶劣气候影响,可以二十四小时不间断的对地物目标进行监测,因此得到了极大的重视。但是SAR图像固有的斑点噪声、雷达参数的不同以及外界环境等引起的图像灰度不均匀问题,成了目前SAR图像水体检测面临的主要难题。现有的水体检测方法大都没有考虑这种复杂性,导致不能准确实时地提取到水体。水平集本质上是一种基于边缘检测的分割方法,能很好的应对目标拓扑结构的变化,广泛应用于SAR图像分割。本文基于经典的水平集方法,提出如下两种改进水平集算法来实现SAR图像水体精确提取。（1）针对SAR水体的灰度不均匀性,提出一种结合偏移场与Gamma统计模型的水平集分割方法。偏移场实际上是对图像灰度缓慢变化程度的定量描述,最早应用于医学图像,但是经过对SAR图像的分析发现SAR图像中同样存在偏移场。通... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SAR系统成像原理图

介电常数等也会影响雷达后向散射值。SAR散射类型主要有以下几种。（1）面散射和体散射面散射和体散射是SAR系统最常见的散射方式。图2.2为电磁波散射的回波示意图，从图中可以看出地表的粗糙度是影响地物后向散射值的一个重要因素，表面越粗糙，散射特性越强，反之亦然。一般来说，水体、裸地等容易发生表面散射，森林等容易发生体散射。(a) 光滑表面的面散射 (b) 粗糙表面的面散射 (c) 体散射图2.2 面散射和体散射示意图

11（2）双回波散射双回波散射其实是面散射的一种特例。图2.3为双回波（Double Bounce）散射示意图。一般来说，建筑物、森林、植被等垂直于地面的地物会发生双回波散射。图2.3 双回波（Double Bounce）散射示意图除了上述的几种散射方式以外，还有组合散射，穿透散射，以及介电属性散射等。一般当雷达发射长波段，如L和P波段时，会发生组合散射，包括上面所介绍的几种散射方式。当雷达工作在不同波长情况下，发射的电磁波信号对目标地物的穿透能力有所不同，表现为穿透散射，通常工作波长与穿透能力成正比。介电属性散射主要是由于含水量的不同使得产生雷达信号的反射率不同，一般含水量越高，反射率会越大，在图像上会表现的亮一点。图2.4是真实SAR图像

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于星载SAR数据的山区水体提取方法研究[J]. 孙亚勇,李小涛,杨锋杰,黄诗峰.  中国水利水电科学研究院学报. 2014(03)
[2]多尺度水平集SAR影像水体自动分割方法[J]. 徐川,华凤,眭海刚,陈光.  武汉大学学报(信息科学版). 2014(01)
[3]SAR图像统计模型综述[J]. 李永晨,刘浏.  计算机工程与应用. 2013(13)
[4]局部统计活动轮廓模型的SAR图像海岸线检测[J]. 黄魁华,张军.  遥感学报. 2011(04)
[5]基于Otsu和改进CV模型的SAR图像水域分割算法[J]. 安成锦,陈曾平.  信号处理. 2011(02)
[6]基于结构张量和Wasserstein距离的纹理图像分割[J]. 谢晓振,吴纪桃.  中国图象图形学报. 2010(09)
[7]典型Otsu算法阈值比较及其SAR图像水域分割性能分析[J]. 安成锦,牛照东,李志军,陈曾平.  电子与信息学报. 2010(09)
[8]合成孔径雷达卫星发展历程及趋势分析[J]. 朱良,郭巍,禹卫东.  现代雷达. 2009(04)



本文编号：2920839