基于分层三重马尔可夫场的SAR图像分割

发布时间：2017-08-17 00:23

  本文关键词：基于分层三重马尔可夫场的SAR图像分割

  更多相关文章： SAR图像分割 非线性扩散 三重马尔可夫场 ND-HTMF 辅助场 多尺度似然项 多尺度能量函数

【摘要】：合成孔径雷达(SAR)对于光照和大气等条件不敏感,可以全天时、全天候对目标进行监测,故而在军事侦察和民用领域得到了广泛应用。SAR图像分割是SAR图像解译技术的重要环节,能够反映图像的空间结构信息,揭示图像的本质,成为国内外学者研究的热点。但其后向散射的成像机制决定了SAR图像中不可避免的存在着相干斑噪声,使图像质量下降。因此,如何抑制斑点噪声并准确地分割出目标区域一直是SAR图像分割研究中的难点和重点所在。马尔可夫随机场(MRF)算法能够很好的描述像素之间的空间依赖性,被广泛应用在计算机视觉以及图像处理领域中。但它假设图像中每个区域是均匀同质的,因此并不适用于建模纹理信息丰富的非平稳SAR图像。三重马尔可夫场(TMF)模型很好的弥补了这一缺陷,通过引入辅助场U来区分图像不同的平稳态并分别进行处理,实现对非平稳图像更好的建模,取得了较为满意的分割效果。但是,作为一种非因果模型,TMF对能量函数的建模仅仅考虑了图像相邻像素间的局部信息,而对全局信息的统计能力仍存在较大的提升空间。在对TMF模型分析的基础上,本文提出了一种基于非线性扩散分层三重马尔可夫场(ND-HTMF)模型的SAR图像分割算法。相比于其他基于四叉树或金字塔的多尺度生成策略,基于非线性扩散的方法所生成的多尺度图像是基于图像内容的,具有抑制噪声且准确定位边缘的优势。因此,本文所提算法将非线性扩散的多尺度分解策略和HTMF模型的多尺度信息融合策略的优点有机结合,能够准确全面的捕获图像的局部和全局特征。此外,我们对ND-HTMF模型中的辅助场U重新定义和初始化,将图像的非平稳性与边缘特征相结合,为分割中的边缘定位提供了额外的指导作用。最后通过自底向上和自上而下的计算过程分别建模多尺度似然项和多尺度能量函数,使得图像的局部和全局信息在尺度间传递,最终实现SAR图像的准确分割。对合成SAR图像和实测SAR图像的仿真实验充分验证了本文所提算法的有效性,且证明该算法在分割结果的准确率、边缘定位准确性和区域一致性方面均具有突出的优势。
【关键词】：SAR图像分割 非线性扩散 三重马尔可夫场 ND-HTMF 辅助场 多尺度似然项 多尺度能量函数
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题研究背景及意义15-17
• 1.2 SAR图像分割的国内外研究现状17-20
• 1.3 论文的内容和安排20-23
• 第二章 SAR图像特征分析23-31
• 2.1 SAR图像特性23-28
• 2.1.1 成像散射特征23-26
• 2.1.2 SAR图像的相干斑噪声特征26-28
• 2.2 SAR图像统计特性及统计模型28-30
• 2.2.1 经验分布28-29
• 2.2.2 基于乘性模型发展的分布29-30
• 2.2.3 基于非乘性模型的分布30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 三重马尔可夫随机场理论31-41
• 3.1 基于马尔可夫随机场的SAR图像分割理论31-35
• 3.1.1 邻域系统和基团31-32
• 3.1.2 Markov随机场与Gibbs随机场的等价关系32-33
• 3.1.3 基于MRF图像分割的基本理论33-35
• 3.2 三重马尔可夫随机场基本理论35-39
• 3.2.1 辅助场的引入及其意义36-37
• 3.2.2 三重马尔可夫场模型37-38
• 3.2.3 三重马尔可夫场模型的参数估计38-39
• 3.3 本章小结39-41
• 第四章 基于分层三重马尔可夫场的SAR图像分割41-61
• 4.1 非线性扩散概述41-47
• 4.1.1 非线性扩散方程简介42-46
• 4.1.2 非线性扩散方程的数值解法46-47
• 4.2 基于非线性扩散分层三重马尔可夫场模型的SAR图像分割47-56
• 4.2.1 非线性扩散多尺度空间的生成47-50
• 4.2.2 辅助场ND HTMFU-的重定义50-51
• 4.2.3 分层TMF模型的多尺度似然计算51-53
• 4.2.4 分层TMF模型的因果能量函数构建53-54
• 4.2.5 参数估计54
• 4.2.6 算法流程54-56
• 4.3 仿真结果与分析56-60
• 4.3.1 合成SAR图像实验结果与分析56-58
• 4.3.2 实测SAR图像实验结果与分析58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 本文工作总结61-62
• 5.2 研究工作展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 作者简介69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王益艳;陈阳;罗立民;;基于结构保持的增广型各向异性PDE滤波[J];东南大学学报(自然科学版);2014年04期

2 高洪涛;陈虎;刘晖;史伟哲;;国外对地观测卫星技术发展[J];航天器工程;2009年03期

3 谢美华,王正明;非线性扩散方程在SAR图像噪声抑制中的应用[J];现代雷达;2005年09期

4 ;RAYLEIGH-DISTRIBUTION BASED MINIMUM ERROR THRESHOLDING FOR SAR IMAGES[J];Journal of Electronics(China);1999年04期

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本文编号：686274