[发明专利]基于第二代曲线波变换的SAR图像相干斑抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，涉及一种SAR图像的相干斑抑制方法，该方法可用于SAR图像中的场景分析和图像理解的预处理。

背景技术

SAR图像具有十分广泛的应用领域，但SAR图像成像时，成像散射体的散射回波具有相干作用，使图像不能有效的反应地物目标的散射特性，这种干涉现象在SAR图像中称为斑点噪声。斑点噪声的存在对于图像中场景的分析和图像的理解都是十分不利的，因此抑制斑点噪声是SAR图像处理中很重要的一部分。抑制斑点噪声的主要目标是抑制斑点噪声的同时又要保持图像的边缘等细节特征。

SAR图像相干斑抑制可以在空域进行，如Lee滤波、基于偏微分方程的方法等，Lee滤波的方法通过滑动的窗口对图像进行滤波，其相干斑抑制的能力与窗口的大小成正比，但随着窗口的加大，会导致图像边缘的模糊，丢失图像的细节信息，基于偏微分方程的方法和所构造的扩散系数有很大的关系，且需要考虑数据拟合项和特征区域的特殊处理，随着迭代次数的增加会导致图像目标和边缘越来越模糊；也可以在变换域进行，如小波变换和曲线波变换，是通过对变换系数的阈值处理或建立系数模型的方法来去除噪声。小波在二维空间中只具有点奇异性，只能有效的处理图像中的均匀区域，而不能有效的处理图像中的边缘等具有线奇异性的区域，而曲线波变换具有尺度、方向和空间位置三个参数，且其奇函数满足各向异性的收缩比例关系：width≈length²，使得曲线波具有很强的方向性和各向异性，能够最优的稀疏表示具有直线和曲线奇异性的边缘。Candes和Donoho等人提出的基于曲线波变换的硬阈值去噪方法：即只要比阈值小的系数，一律被作为噪声处理，设置为零。这种方法的最大不足在于对系数的“过扼杀”，从而导致图像边缘出现模糊，而且由于曲线波变换本身缺乏平移不变性，相干斑抑制后的图像具有划痕效应。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于第二代曲线波变换的SAR图像相干斑抑制方法，以有效地保持图像的边缘清晰度，消除曲线波变换带来的划痕效应。

实现本发明的技术方案是以第二代曲线波为变换工具，采用混合高斯模型对曲线波系数进行建模，在此基础上用贝叶斯收缩因子对噪声系数进行收缩，对重构图像的均匀区域进行均值滤波，再用非线性各向异性扩散的方法来平滑原图与均值滤波后图像的差值图像，把平滑后的差值图像与均值滤波后的图像相加得到降斑图像，具体步骤如下：

(1)对选取的测试图像I进行第二代曲线波变换，将其分成5层子带；

(2)保持第1层的系数不变，把第5层的系数全部置零；

(3)用EM方法分别估计第2～4层的混合高斯模型的参数向量θ；

(4)对第2～4层的系数进行标记，标记为1的系数保持不变，标记为0的系数置零，标记为2的系数用贝叶斯收缩因子进行收缩；

(5)对经过步骤(2)和步骤(4)处理后的系数进行第二代曲线波反变换得到重构图像R；

(6)检测重构图像R的边缘，并对其均匀区域进行均值滤波，得到滤波后图像U；

(7)将原始图像和滤波后的图像相减得到差值图像：V＝I-U，对该差值图像进行非线性各向异性扩散k次迭代到v^k；

(8)将v^k与滤波后图像U相加，得到相干斑抑制后的图像D＝U+v^k。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明能较好的保持图像的边缘。

由于曲线波变换具有尺度、方向和空间位置三个参数，且其奇函数满足各向异性的收缩比例关系：width≈length²，使得曲线波具有很强的方向性和各向异性，能够最优的稀疏表示具有直线和曲线奇异性的边缘，因此，本发明比Lee滤波和小波等现有方法能更有效的处理图像的边缘，使相干斑抑制后的图像边缘保持的较好。

2、本发明能消除现有曲线波方法所产生的划痕效应。

由于曲线波变换缺乏平移不变性，用曲线波方法对SAR图像进行相干斑抑制后会产生划痕效应。本发明通过边缘检测后对图像的均匀区域进行均值滤波，能消除曲线波本身不足所带来的划痕效应。

3、本发明能有效的保留图像的点目标等细节信息。

由于曲线波本身的方向较多，对图像中的点目标稀疏表示后点目标的能量会发散，因此曲线波反变换后图像的点目标会造成模糊，而本发明所用的对差值图像的非线性各向异性扩散的方法能有效的保留图像的点目标。

附图说明

图1是本发明的主要操作过程示意图；