[发明专利]基于非局部Lee的极化SAR相干斑噪声抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于图像数据处理技术领域，具体地说是一种相干斑抑制方法，该方法可用于极化SAR图像数据的去噪。

背景技术

随着雷达技术的发展，极化SAR已成为SAR的发展趋势，极化SAR能够得到更丰富的目标信息，在提高目标检测，辨别和分类能力等方面，能够体现极化SAR系统的优势，但是和SAR一样，它受着相干斑噪声的严重干扰。因此，相干斑抑制是一个经久不衰的研究课题。对于极化SAR数据，相干斑抑制的目的在于能够在抑制相干斑的同时保持住数据的极化特性，边缘细节以及纹理信息。现有对极化SAR数据相干斑抑制的方法很多，其中：

1)极化白化滤波PWF是最早的一个滤波方法，该方法通过对极化SAR数据散射矩阵元素的优化组合来完成对span数据的相干斑抑制，但是该方法的缺点在于它只对极化SAR数据中的span数据进行相干斑抑制，而其余极化SAR数据的各元素并没有进行相干斑的抑制。

2)最为经典的方法是精致极化Lee滤波，它通过使用边缘窗口进行滤波，滤波后的数据在边缘的特性保持方面效果显著，但是，在纹理细节信息的保持上，滤波效果并非特别理想，因此在相干斑的抑制中，数据原始的一些特性无法很好的保留。

3)非局部的思想用在自然图像的噪声抑制，取得了非常优异的效果，最近有人将非局部的方法扩展到极化SAR相干斑抑制，它仍然保留了自然图像噪声抑制的诸多优点，比如大大抑制了相干斑，同时边缘、纹理和点目标保持良好，同时极化SAR的极化特性也得到了保持。该方法是目前最为优秀的算法之一。无论是同质区域的平滑程度，还是边缘的保持上都优于以上两种方法，都能得到一个满意的结果。但是它的滤波效果取决于滤波参数，使得非专业人员操作起来感到困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种基于非局部Lee的极化SAR相干斑噪声抑制方法，以实现在抑制相干斑的同时保持亮目标和边缘纹理细节信息，提高极化SAR图像数据的相干斑抑制效果，且无滤波参数，操作简单。

实现本发明目的技术思路是：将非局部滤波思想与Lee滤波相结合应用到极化

SAR图像数据相干斑抑制中，其具体步骤包括如下：

(1)设定大小为7×7的小方块相应位置上的掩膜值为0或1，获得八类方向窗掩膜w₁~w₈；

(2)读取极化SAR图像数据，并进行边界镜像对称扩展，扩展半径为3；

(3)利用非局部滤波方法，寻找极化SAR图像数据中像素点x的相似像素点，组成相似像素集S；

(4)用线性最小均方误差方法对相似集S中的像素点x进行估计；

(5)对极化SAR图像数据的每一个像素点，进行步骤(3)—步骤(4)处理，得到整个极化SAR图像数据的最终滤波后的协方差矩阵

(6)用Pauli向量法将滤波后的协方差矩阵合成伪彩图，再将伪彩图转换成灰度图像。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明在滤波过程中采用了非方形窗，在边界点处能找到更多的相似像素点，使得滤波更加充分，不会出现噪声残留点；

2.本发明能够通过相似像素集的均值和方差，自适应的调整权重值，不仅能平滑同质区域，而且对边缘和纹理细节的保留效果理想；

3.本发明克服了精致极化Lee滤波盲目的选择样本像素点，导致平滑程度不够，纹理和边缘的保持也很难让人满意，同时，克服了非局部均值滤波依赖于邻域窗大小的选择，邻域窗太大会丢失点目标，太小会模糊边缘和纹理的缺陷；

4.本发明采用了像素的全矩阵信息来计算两个相似像素点的相似距离，保证了选出的相似像素集的合理性，同时，通过span数据来保持极化信息，使得最终合成的伪彩色图像去噪效果理想，颜色没有失真。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明设定的八类方向窗掩膜图；

图3是一组模拟的极化SAR图像数据图和两组真实的极化SAR图像数据图；

图4是用精致极化Lee滤波，非局部均值滤波以及本发明对模拟极化图像数据滤波后的结果图；

图5是用精致极化Lee滤波，非局部均值滤波以及本发明对第一组真实极化SAR图像数据的滤波结果图；

图6是用精致极化Lee滤波，非局部均值滤波，以及用本发明对第一组真实极化SAR图像数据中截取的第一个图像块的滤波结果图；