[发明专利]基于二阶统计量扰动分析的SAR图像变化检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及SAR图像检测方法，可用于对不同时段同一场景的变化区域的检测。

背景技术

雷达成像技术是20世纪50年代发展起来的，在此后的60年里得到了突飞猛进的发展，目前，已经在军事、农林、地质、海洋、灾害、测绘等诸多方面得到广泛的应用。

SAR作为一种主动微波传感器，具有全天候、全天时、分辨率高以及穿透能力强等特点，在突发事件、自然灾害的检测和评估等方面具有独特优势，利用SAR图像进行变化检测具有重要意义。目前，SAR图像变化检测已经在多个方面取得广泛的应用，如土地分析、森林采伐监测、灾情估计、军事侦察、打击效果评估等。

SAR图像变化检测分为监督和非监督两大类。其中，非监督变化检测不需要先验变化信息的支持，可直接从配准好的前后两个时刻SAR图像获取变化信息，这种检测方法不仅降低人为误差的影响，同时也符合实际中先验变化信息获取困难的现实情况，因此非监督变化检测成为国内外研究的重点。SAR图像非监督变化检测的流程可概括为三个步骤，首先对待检测的两幅图像进行图像配准、斑噪滤波、辐射校正、几何校正等预处理，然后比较两幅图像获得差异图，最后对差异图进行分割得到最终的检测结果。

现有文献提出很多差异图的的获取方法。例如将两幅图像分别按像素取对数，然后将取对数后的结果做差后取模值的结果作为差异图；或将两幅图像按像素互相做商，取商较小的值，与一相减并取模值作为差异图中的该像素的值。对图像取对数的目的是将SAR图像的相干斑噪声由乘性噪声转化为加性噪声，并通过对两幅取对数之后的SAR图像做差来消除相干斑噪声。但实际上，由于相干斑噪声有时变性，SAR图像的相干斑噪声由乘性转化为加性之后直接相减并不能地抑制时变的相干斑噪声。将两幅图像按像素做商的目的也是为了消除乘性的相干斑噪声，同样由于相干斑噪声具有时变特性，按像素做商也不能完全抑制相干斑噪声。由于差异图中相干斑噪声的存在会影响后续的差异图分割的性能，造成变化检测的结果中存在大量虚警。

由于两次成像时飞机飞行的方向存在微小差异，不变区域中同一位置的雷达回波的强度会存在轻微的扰动，这种扰动会导致该不变区域在差异图中呈现较大的幅值，影响差异图分割的性能，导致变化检测的结果中存在虚警。

发明内容

本发明针对上述已有技术的不足，提出一种基于二阶统计量扰动分析的SAR图像变化检测方法，以减小相干斑噪声和不变区域的扰动对差异图分割的影响，提高变化检测的性能。

本发明是这样实现的：

一、技术思路

变化检测的关键在于找到一个特征域，在这个特征域中，变化区域与非变化区域有良好的可分性。本发明结合扰动分析，以SAR图像二阶统计量的相关系数域作为特征域得到差异图。由于SAR图像的相干斑噪声有时变性，相干斑噪声对每个像素的幅值造成的变化差异很大，但是相干斑噪声对每个像素造成的功率差异是一定的，本发明结合SAR图像中像素的邻域信息来计算SAR图像的二阶统计量，来描述变化区域与非变化区域的功率信息，以有效地抑制SAR图像的相干斑噪声。在两幅SAR图像中，未变化区域本身可能存在扰动，导致在特征域中这些有扰动的区域比较接近变化区域，本发明通过引入扰动分析来降低未变化区域中扰动的影响，并利用SAR图像二阶的统计量来抑制SAR图像的相干斑噪声，结合扰动分析，获取到有更准确的变化区域以及良好的可分性的差异图。用该差异图进行变化检测以有效减少非变化区域的虚警，提高检测率。

二.技术方案

本发明基于二阶统计量扰动分析的SAR图像变化检测方法，包括如下步骤：

(1)对采集场景初次的SAR图像X和该场景出现变化后的SAR图像Y依次进行配准、几何校正、辐射校正的预处理，并对这两幅图像做差取模值，得到差图像Z＝|X-Y|；