基于双边滤波的结构保持极化SAR图像降噪研究

发布时间：2017-07-15 17:03

  本文关键词：基于双边滤波的结构保持极化SAR图像降噪研究

  更多相关文章： 极化合成孔径雷达 双边滤波 相干斑抑制 结构保持 极化散射特性

【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)以其全天时、全天候和高分辨率的成像能力在遥感观测领域拥有独特的优势,在军事和民用领域得到广泛的应用。极化SAR能够提供比单极化SAR更丰富的目标散射信息,为图像的正确解译提供更多的数据支撑。由于成像系统的相干特性,极化SAR图像中存在大量的相干斑噪声,严重影响着图像内容的人工判读和自动化解译。因此,相干斑抑制就成为了图像解译研究的核心内容。针对极化SAR图像的相干斑降噪问题,本文通过分析降噪过程中结构特征提取与保持上的关键性问题,在描述结构信息和极化散射信息与降噪过程的有机融合方面开展研究,提出了一种结构保持的极化SAR图像降噪算法,从而突破结构保持降噪这一难点问题。本文研究的主要内容和创新之处在于：(1)研究了一种边缘保持的极化SAR图像双边滤波算法。该算法在充分利用极化双边滤波能够有效保持图像边缘和极化信息的基础上,融合了极化SAR图像的边缘结构特征和地物散射信息,在抑制相干斑的同时,进一步的保持了图像的边缘信息和极化散射信息,实现了极化SAR图像降噪性能的提高。(2)研究了一种采用混合特征相似性的极化SAR图像双边滤波算法。该算法利用在极化总功率图上提取的结构相似性指数构建结构相似性权重函数,并在极化分解和无监督分类前对极化SAR数据进行去取向处理。通过提升图像结构信息和地物散射信息提取的准确性,实现了结构保持性能的进一步提高。为了验证本文提出的基于双边滤波的结构保持极化SAR图像降噪算法,利用AIRSAR 和 Convair获取的机载极化SAR图像进行了充分的实验验证,并对实验结果进行了详细的分析。相比于其他的极化双边滤波算法,本文所研究的算法具有较好的相干斑抑制能力,同时更好地保持了滤波后图像的结构信息和极化散射信息,对极化SAR图像的准确解译具有积极的促进作用。
【关键词】：极化合成孔径雷达 双边滤波 相干斑抑制 结构保持 极化散射特性
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 研究现状和进展16-21
• 1.2.1 极化SAR系统发展简介16-19
• 1.2.2 极化SAR图像降噪研究现状19-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 1.4 本文内容安排22-23
• 第二章 极化SAR基本理论23-32
• 2.1 极化基本理论23-24
• 2.1.1 完全极化波和Jones矢量23-24
• 2.1.2 部分极化波和Stokes矢量24
• 2.2 极化数据表征24-26
• 2.2.1 相干散射和散射矩阵24-25
• 2.2.2 非相干散射和Mueller矩阵25
• 2.2.3 协方差矩阵和相干矩阵25-26
• 2.3 极化分解理论26-29
• 2.3.1 Pauli分解26-27
• 2.3.2 H/A/α分解27-28
• 2.3.3 Freeman-Durden分解28-29
• 2.4 极化SAR数据统计模型29-30
• 2.4.1 复高斯分布30
• 2.4.2 复Wishart分布30
• 2.5 本章小结30-32
• 第三章 极化SAR图像的双边滤波算法32-39
• 3.1 双边滤波算法32-33
• 3.2 极化双边滤波算法33-35
• 3.2.1 迭代双边滤波算法33-34
• 3.2.2 交叉迭代双边滤波算法34-35
• 3.3 相干斑抑制性能评价35-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 边缘保持的极化SAR图像双边滤波算法39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 边缘保持的极化SAR图像降噪算法39-43
• 4.2.1 边缘结构特征提取39-41
• 4.2.2 地物散射特性提取41-42
• 4.2.3 迭代双边滤波算法42-43
• 4.3 实验结果与分析43-51
• 4.3.1 相干斑抑制能力43-44
• 4.3.2 结构保持能力44-49
• 4.3.3 散射特性保持能力49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 采用混合特征相似性的极化SAR图像双边滤波算法52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 采用混合特征相似性的极化SAR图像降噪算法52-55
• 5.2.1 结构相似性度量函数的构建52-53
• 5.2.2 去取向理论介绍53-54
• 5.2.3 混合特征相似性的双边滤波算法54-55
• 5.3 实验结果与分析55-61
• 5.3.1 相干斑抑制能力55-57
• 5.3.2 结构保持能力57-59
• 5.3.3 散射特性保持能力59-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 全文总结63-64
• 6.2 未来工作展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况69-70

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本文编号：544838