[发明专利]基于自适应多尺度Bandelet包的SAR图像去噪压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感图像处理技术领域，涉及合成孔径雷达(SAR)图像去噪压缩方法。该方法可用于高分辨SAR图像的存储和传输处理中。

背景技术

SAR是一种可全天候、全天时工作的遥感成像设备，可以对地面目标进行高分辨率、大面积成像，具有成像机理复杂、数据率高和图像数据量大的特点。例如一个实用的星载SAR系统的数据率大约为200MbPs，高速率、大数据量传输数据的下传相对于有限的带宽来说是非常困难的。尽管有一些方法如降低雷达PRF、降低A/D变换器的位数和系统带宽等能够降低数据率，但都会使系统性能下降。因此，必须对数据量巨大的SAR图像进行压缩。

相比于其它遥感图像，SAR图像具有如下优点：

1)高空间分辨率：包括距离分辨率和方位分辨率，可获得与光学图像相当的高分辨率图像。目前SAR的分辨能力已经可以达到0.3m(APG-76雷达)，但仍未达到其物理极限，在未来一段时间内，SAR的成像分辨率将会更高；

2)强穿透能力：除了能穿透云雾之外，对一些地物介质，如岩石、土壤、松散沉积物、植被、冰层等，有穿透一定深度的能力。因此，它不仅反映地球表面的信息，还可以在一定程度上反映地表以下物质的信息；

3)立体效应：雷达散射及雷达波束对地面倾斜照射，产生雷达阴影，即图像暗区，这种明暗效应能增强图像的立体感，这种明显的地形起伏感，对地形、地貌及地质构造等信息有较强的表现力和较好的探测效果；

4)几何特征：可用于进行地形、地物的测量和分析等；

5)对与水有关信息的识别能力更强，对松散沉积物的表面结构反映明显，对居民点及线性地物的表现尤为明显；

6)SAR图像与其它遥感图像，例如红外图像、可见光图像、多光谱图像等之间具有较好的互补性。

SAR图像反映的是被探测区域的雷达后向散射特性，所以具有一些不同于人物、景物和其它光学图像的特点。首先，由于SAR采用相干成像，SAR图像受到由成像机理所决定的乘性相干斑点噪声的污染；第二，由于不同的地表粗糙度对雷达回波的后向散射系数差别较大，SAR图像呈现出丰富的纹理特征；第三，由于地表的雷达后向散射系数的差异很大，SAR图像的动态范围很大。这些特点导致许多普通光学图像压缩算法应用到该领域时存在很大的局限性；另一方面，SAR图像的某些应用对于重建图像的准确性有更高的要求，从而对于图像压缩算法的设计提出更高要求。因此，SAR图像的处理不能简单采用光学图像的处理手段。

斑噪现象使得SAR图像不能正确反映地物目标的散射特性，严重影响了成像质量。因此在对SAR图像进行压缩之前，希望先对图像进行斑点噪声抑制；其次，在SAR图像中，地物目标的几何特征被削弱和淡化，它们的波谱特征主要以不同的亮度值，即灰度差异综合反映出来。有用信息与无用信息相对于不同专业和用途而言混杂在一起，相互干扰，彼此抑制。因此，希望能兼顾均匀区域噪声的滤除和各类目标信息的清晰；另外，较大的动态范围要求SAR图像压缩算法不能只考虑全图的统计特性，而要能自适应于动态范围大的局部图像统计特性；再次，SAR图像的纹理特征对于后续的解译较为关键，如地物判别、边缘检测和图像分类，因此SAR图像压缩时必须尽可能地保留纹理信息；最后，所获取的SAR图像对目标的几何特性，无论是微观的还是宏观的，都非常敏感，希望所设计的压缩算法能够较好的保持目标的这些几何特性。

分析SAR图像的统计特性可知，SAR图像原始数据在距离向和方位向上存在较弱的相关性。经过正交变换，强相关的空间采样值变换为不相关或弱相关的变换系数，这样就可以去除存在于相关性中的数据冗余度。因此，以去相关为基础的压缩算法可用于SAR图像压缩。本发明考虑SAR图像的特点，希望设计有效保持SAR图像各个层次纹理和目标几何特征的正交变换，对SAR图像进行有效的滤波与压缩，使无用信息与噪声等干扰因素得到抑制与排除，有用信息得到增强与突出，进而在保证图像质量不影响的前提下，得到尽可能高的压缩比，以利于图像的进一步处理、分析与解译，最终为SAR系统中卫星到地面的高数据传输瓶颈问题提供一条高效可行的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服SAR图像已有压缩技术的不足，提供一种基于自适应多尺度Bandelet包的SAR图像去噪压缩方法，对原始的SAR图像复数据进行分析、滤波与压缩，抑制噪声与无用信息，保证图像质量的同时得到尽可能高的压缩比，为SAR系统高数据传输瓶颈问题提供有效的解决方案。

为实现上述目的，本发明的SAR图像去噪压缩方法，包括如下步骤：