[发明专利]一种极化SAR图像的自适应相干变化检测方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达信号处理领域，它特别涉及多极化合成孔径雷达图像的变化检测技术。适用对象是多极化SAR图像，特别是被噪声严重污染的图像。 

背景技术

变化检测方法作为SAR成像的重要应用方向之一，是一种通过对不同时期图像的比较分析，根据信息之间的差异来获取同一地理位置不同时段地物信息变化的方法。通过该方法可以迅速有效地获取不同时期内灾害监测、海洋观测和军事侦察中我们所关注的目标的变化信息，包括检测已经发生的变化、识别变化的性质、判断变化的区域范围、评估变化的模式。变化检测方法消除了背景信息的干扰，使得目标的变化部分清晰明确，提高了人们对SAR信息的认知效率。在“Coherent Change Detection for Multi-Polarization SAR”(Signals，Systems and Computers，2005)中，MIT利用全极化SAR进行相干变化检测，利用最大似然估计，得到相干系数估计，理论上得到了最优的估计方法。此时，不止能利用回波中的幅度信息进行变化检测，同时还能利用回波中的相位信息进行变化检测，这种方法被称为相干变化检测方法(Coherent Change Detection，CCD)。 

在低信噪比情况下，图像的相干系数中不变与变化部分的分布出现交叉模糊，使得判别变得困难。根据MIT林肯实验室对相干变化检测的研究可知，现有一般的相干变化检测方法采用固定门限进行检测，但在低信噪比的情况下，固定门限会产生检测结果的错判和漏判。所以动态选择判决门限可以减少低信噪比情况下变化检测错判和漏判的概率，直接提高检测的结果的准确度。在分布已估计的情况下，选取门限是双择检测及其最佳准则的问题。在雷达系统中，确定各种错误代价以及先验概率是十分的困难的。由于虚警概率会对检测结果造成干扰，必须使得虚警尽可能少，同时又希望检测概率尽可能大，以便于及早地检测目标。纽曼-皮尔逊(N-P)准则既不估计各种代价因子，也没有先验概率，原则是给定虚警概率使得检测概率达到最大，所以在雷达系统中几乎无一例外地使用N-P准则来选取门限。 

发明内容

为了解决在低信噪比情况下，由于图像的相干系数中不变与变化部分的分布出现交叉模糊，使得检测结果错判和漏判概率升高的问题，本发明提出基于一种纽曼-皮尔逊(N-P)准则的自适应判决相干变化检测方法。该方法在检测概率一定的基础之上，基于判决代价最小的原则，利用N-P准则进行判决，动态(自适应)选择判决门限，能够有效降低低信噪比情况下变化检测的错判漏判概率，从而大大提高相干变化检测算法对不同环境的适应性和增强相干变化检测算法的稳健性。 

本发明技术方案如下： 

一种极化SAR图像的自适应相干变化检测方法，设经配准后同一地区不同时相的两幅极化SAR图像A、B中，图像A为参考图像，图像B为待检测图像，所述检测方法如图1所示，包括以下步骤： 

步骤1：求图像A和图像B对应像素点的相干系数。 

步骤1-1：求由图像A和图像B对应像素点的联合极化矢量Z构成的图像A和图像B的联合图A+B。 

因为极化SAR图像所有像素点均含有三种基本极化信息：HH，HV，VV，即每一像素点对应一个极化矢量X＝(HH，HV，VV)^T，且极化矢量X服从复高斯分布。记X＝[HH_xHV_xVV_x]^T为图像A中某一像素点的极化矢量，Y＝[HH_yHV_yVV_y]^T为图像B中对应像素点的极化矢量，则图像A和图像B对应像素的联合极化矢量Z为：Z＝[XY]^T＝[HH_xHV_xVV_xHH_yHV_yVV_y]^T，且该联合极化矢量Z也服从复高斯分布。 

步骤1-2：求联合图A+B所有像素点的相干系数γ_MLE。