[发明专利]基于极化相似度合并的全极化SAR影像分割方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)技术领域，尤其涉及一种基于极化相似度合并的全极化SAR影像分割方法和装置。

背景技术

SAR技术是20世纪50年代发展起来的一项新的对地观测技术，它以一定的时间间隔发射电磁脉冲，并利用载体的运动在不同的位置上接收、记录地面物体的回波信号，从而形成高分辨率影像。SAR技术属于主动微波遥感技术，因此与可见光、红外等传统遥感技术相比，可以不受阳光、天气等自然条件的影响，具有夜间成像与穿透云雾的能力。

多年来，SAR影像分割研究一直是SAR影像处理技术研究中的焦点和热点。而当前主要的极化SAR处理软件，包括ERDAS Imagine、ENVI等的极化SAR专业模块和欧空局的PolSARpro极化处理软件，都没有用包含SAR影像分割的功能模块，这说明了研究极化SAR分割算法具有重要的理论意义。随着具有全极化功能和更高分辨率的新一代雷达遥感卫星陆续升空，包括ALOS-PALSAR和RADARSAT-2，无论是在土地利用动态监测、地震灾情评估还是在海洋漏油监测、海冰分类等方面体现越来越高的应用价值。而传统的基于像素的SAR影像分类方法易受相干斑噪声的干扰，产生严重的错分、漏分等情况，因此，将面向对象的处理思想引入到SAR影像的分类处理中，这就需要应用到SAR影像分割技术。除了面向对象的分类算法中应用到分割技术，目标与背景的分离，感兴趣区域的提取等也可以用到分割技术。

与光学影像相比，SAR影像对目标的几何特性，无论是粗糙度和表面效应还是朝向都极其敏感，这是SAR影像较光学影像无法替代的优越性。但由于SAR影像的乘性相干斑噪声特性和极低的信噪比，也使得SAR影像分割成为研究的难点。同时，与传统的中、低空间分辨率的SAR影像相比，高分辨率SAR影像包含的空间信息更加丰富，地物目标细节信息表达的更加清楚。在针对高分辨率SAR影像的应用中，传统的基于像元信息的分割方法显现出它们的不足之处，原因如下：①针对高分辨率极化SAR影像，传统的针对光学影像的分割方法仅仅只考虑了某单一极化状态强度图像或者极化分解合成的彩色图像，不能充分利用和提取高分辨率SAR影像中包含的信息，也就不能完全体现出高分辨率SAR影像的优势；②分辨率的提高，使得单个像元表现出的信息十分有限，对影像分割没有多大的意义；③针对高分辨率SAR影像，“椒盐现象”更为严重，虽然一些预处理能在一定程度上消除这些噪声，但不能从根本上解决这一问题。

因此，基于以上几种原因，传统的针对光学影像提出的分割方法并不能在高分辨率SAR影像的处理中得到有效的应用。由此可见，如何更好的实现高分辨率SAR影像的信息提取，合理的利用高分辨率SAR影像提供的丰富信息，这是本领域的技术人员亟待解决的一个技术难题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于极化相似度合并的全极化SAR影像分割方法和装置，以更好的实现高分辨率SAR影像的信息提取，合理的利用高分辨率SAR影像提供的丰富信息，利用全极化SAR影像分割提供一种解决方案。

一方面，本发明实施例提供了一种基于极化相似度合并的全极化合成孔径雷达SAR影像分割方法，所述全极化合成孔径雷达SAR影像分割方法包括：利用覆盖区的全极化SAR影像，生成相干矩阵T₃和全功率SPAN功率图像；利用分水岭影像分割算法对所述SPAN功率图像进行影像分割，获取初始分割影像；利用所述相干矩阵T₃，求解区域合并相似性度量因子CMBS；根据最佳互匹配原则，结合所述相似性度量因子CMBS，对所述初始分割影像进行区域合并，得到最终的影像分割结果。

优选的，在本发明一实施例中，所述全极化SAR影像包括HH、HV、VH、VV四种极化方式，其中，H表示水平极化，V表示垂直极化，前面字母表示发射状态、后面字母表示接收状态。

优选的，在本发明一实施例中，所述利用覆盖区的全极化SAR影像，生成相干矩阵T₃和全功率SPAN功率图像，包括：利用覆盖区的全极化SAR影像进行极化滤波处理，生成所述相干矩阵T₃和所述SPAN功率图像，以消除噪声影响。

优选的，在本发明一实施例中，所述利用覆盖区的全极化SAR影像，生成相干矩阵T₃和全功率SPAN功率图像，包括：利用覆盖区的全极化SAR影像，生成相干矩阵T₃；利用所述相干矩阵T₃提取所述SPAN功率图像。