1. 研究目的与意义
合成孔径雷达 ( synthetic aperture radar-sar ) 是 20 世纪 50 年代研制成功的一种利用微波的主动式传感器, 它不受光照和天气条件的限制, 具有全天时、 全天候、多视角、 多俯角的数据获取能力和对一些地物的穿透能力。sar的出现掀起了主动微波遥感的新热潮,因其全天时、 全天候、 高重复覆盖率的成像能力, 使其成为热带、 亚热带地区最重要的信息源之一。与其他传感器获取的图像相比, sar 能获得更多观测目标的信息, 包括目标的细节、 大小和特征等。
而sar成像系统是基于相干原理的,这一理论基础存在着原理性缺陷,这个缺陷表现为:在雷达回波信号中,相邻像素点的灰度值会由于相干性而产生一些随机的变化,并且这种随机变化是围绕着某一均值而进行的,这样就在图像中产生了斑点噪声。而斑点噪声的产生是由于sar成像所基于的相干原理所造成的缺陷,因此是不可避免的。从产生机理上讲,sar图像中的斑点噪声是由于雷达目标回波信号的衰落现象所引起的。而信号的衰落过程是这样产生的:同时被照射的有多个散射体,当雷达目标和雷达站之间具有相对运动时,这多个散射体与雷达之间具有不同的路程长和不同的径向速度,这使得雷达接收机接收到的信号产生一定的随机起伏,从而使sar对目标散射系数的测量产生很大的偏差。最终表现在图像上,就产生了不可避免的斑点噪声现象。
因此,需要通过sar滤波来有效的抑制斑点噪声,这就促使了sar滤波方法的发展。 经过近几十年的发展, 针对sar影像滤波降噪问题已经涌现出很多算法。其中有七种常用经典滤波算法(均值滤波、中值滤波、局部滤波、lee滤波、lee-sigma滤波、frost滤波和gamma-map滤波),而在这些经典算法中lee滤波和gamma-map滤波的效果最好。均值滤波和中值滤波保持边缘的能力较差;局部滤波虽然有较好的保持边缘能力,但是信噪比和峰值信噪比很低;lee-sigma滤波和frost滤波的有效视数较低,而且对原始影像均值的改变较大。lee滤波和gamma-map滤波在各方面都有较好的效果。还有一些比如local region 局域滤波、kuan 滤、laplacian 滤、wavelet 滤波以及多通道滤波。其中多通道滤波充分利用包含有丰富信息的且经过配准的不同通道的 sar 图像, 进行同时处理, 该方法能够在降低斑点噪声的同时, 较好地保持图像的纹理特征和空间分辨率。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容:sar影像中包含了丰富的信息,例如水体、植被、人工建筑等。但是由于噪声等因素的影响,并不能充分提取到有用的信息。因此在对sar影像进行分析之前,需要对其进行降噪处理,以提高信息提取的可靠性。
基于对sar影像的几种常用的滤波方法,如mean、wavelet、多通道等滤波方法的研究,其中mean 均值滤波采用滤波窗口内所有像素灰度值的平均值来代替中心像素的值, 均值滤波器有比较好的噪声平滑能力, 噪声标准差按窗口内像元数的均方根降低。 但是,均值滤波器进行平滑时对噪声和边缘信息不会加以区分,会对非噪声像素也同时进行平滑,所以会难以避免地导致图像的整体模糊和分辨率下降。
而wavelet 滤波与传统的统计斑点滤波器相比较而言, 基于小波变换 (wavelet) 的斑点滤波器的优点在于其多尺度频率域滤波特性, 对图像的统计分布特征没有要求, 而且不会导致图像实际分辨率降低。 目前大部分用斑点噪声的乘性模型展开来对小波进行 sar 图像滤波。 用小波分析进行图像去噪声处理的基本过程是首先将图像进行小波变换,然后对变换后的小波系数进行阈值化处理, 再进行小波逆变换, 最后得到其去噪声后的图像。
3. 研究的方法与步骤
本研究拟采用多种滤波方法,设计实验对sar影像进行滤波处理,并对处理的结果进行比较分析,根据实际情况选择可靠的滤波方法
步骤:
1:获取苏州sar影像数据,以及光学卫星影像数据、 gis 地形数据等辅助数据2:针对雷达图像固有的斑点特征, 分析和比较不同的滤波方法, 并应用在雷达图像上, 然后通过一系列的滤波评价指标来评价滤波效果。多通道滤波的方法是需要充分利用大量的多时相相同景的 sar 图像, 通过进行线性组合处理来获取斑点噪声降低的图像。3:利用遥感软件envi或erdas或matlab,对苏州的sar遥感图像,分别进行以上几种方法的滤波实验。4:通过以上极值、 均值保持指数、 等效视数、 平滑指数4个定量比较, 我们可以得出, 与其他滤波:方法相比, 雷达图像经过多通道滤波处理后效果更好。
4. 参考文献
[1] 麦特尔编(孙洪等译)。
合成孔径雷达图像处理。
电子工业出版社,2005[2] 廖明生,林珲。
5. 计划与进度安排
一、研究工作准备阶段(2022.1.202022.3.24):
2022.1.202022.3.15为准备工作阶段,包括查阅资料、实验数据收集等;2022.3.162022.3.24为开题阶段,主要工作是撰写开题报告等。
二、研究工作开展阶段(2022.3.252022.5.19):
