[发明专利]一种基于BM3D的SAR图像相干斑抑制方法

说明书

本发明提出了一种基于BM3D的SAR图像相干斑抑制算法，用以解决现有技术中存在的不能实现对相干斑的有效抑制和纹理细节的有效保留兼顾的缺陷，其实现步骤为：对L视SAR图像进行自然对数变换得到对数域SAR图像I₁，对I₁进行预处理得到相干斑噪声均值为零的对数域SAR图像I₃，计算I₃中相干斑噪声的标准差σ，采用BM3D算法对I₃进行相干斑抑制得到相干斑抑制后的对数域SAR图像I₄，对I₄进行反变换得到I₀的抑斑图像I_result。本发明在有效抑制图像相干斑噪声的同时能够很好的保留图像的纹理细节部分，从而有效的保证了SAR图像后续进行分类、目标检测和识别的准确度。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种SAR图像相干斑抑制方法，具体涉及一种基于BM3D的SAR图像相干斑抑制方法，可用于对SAR图像进行分类、目标检测和识别。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种工作在微波波段的相干成像雷达，它以其高分辨率、全天候、全天时和大面积的数据获取能力成为当前遥感观测的重要手段，在资源、环境、考古以及军事等方面得到了广泛的应用。但是，特殊的成像原理给SAR带来优势的同时也使得获取的SAR图像饱受相干斑噪声的困扰，即成像后的SAR图像中各点像素值并不是目标的真实后向散射系数，而是在其附近随机剧烈的波动，且不同于普通图像所带的加性高斯噪声，SAR图像的相干斑噪声为乘性噪声且波动范围较大，严重影响了SAR图像的后续应用，比如特征检测和目标识别等实际应用领域。因此，SAR图像的相干斑抑制一直是SAR图像解译与应用领域不可缺少的图像处理模块。

评价SAR图像相干斑抑制方法的指标的主要为两个，一个是等效视数(EquivalentNumbers of Looks，ENL)，用来评价SAR图像相干斑抑制方法对相干斑抑制的程度，ENL值越高，表示抑斑能力越强；另一个是SAR原始图像与相干斑抑制后的SAR图像的比值图像，用来评价SAR图像相干斑抑制方法对图像纹理细节的保留程度。根据不同方法所采用的理论基础，将SAR图像相干斑抑制方法分为四类：成像前的多视处理、成像后的空域滤波技术、变换域滤波技术和非局部均值滤波技术。

多视处理是最先发展起来的相干斑抑制方法，它是在SAR方位向对雷达孔径进行分割，每个孔径分别进行成像处理，然后将得到的多个视数的图像非相干叠加后取平均处理即得到相干斑抑制的SAR图像。多视处理技术虽然操作简单、方便实现，但是会降低获得的SAR图像的分辨率并且抑斑效果较差。

空域滤波技术最开始的代表是中值滤波、均值滤波、K邻域滤波等传统的非自适应的滤波器，这类滤波思想简单，便于操作但是效果较差。之后发展了基于相干斑噪声局部统计信息的Lee滤波、Kuan滤波、Frost滤波等自适应滤波器，接着根据图像像素在同质区域还是纹理区域改进上述滤波器得到了增强Lee滤波，增强Frost滤波。此外还有假设已知SAR图像的地面散射系数服从Gamma分布或者其他需要更多参数来描述的更为精确的分布模型，采用最大后验概率(Maximum a Posteriori，MAP)对真实地面场景进行估计的滤波算法，最常见的就是Gamma MAP滤波。这类算法的优点同样是思想简单，方便实现，但普遍存在相干斑抑制与纹理细节保留受局域窗参数设置影响较大且常出现噪声抑制不充分等问题。

变换域滤波的基本思想是小波变换可以局部的多分辨率的描述目标图像，从而使得图像中的噪声和信号在小波域能够大致的分离，并通过一系列后续的处理达到SAR图像相干斑抑制的效果。小波变换的方法对图像的纹理信息有着较好的保留，因此通过使用不同策略选取合适的阈值可以达到在图像相干斑抑制的基础上保留图像的纹理细节。比如软阈值(Soft Threshoding,ST)滤波，通过对SAR图像小波变换后的系数进行自适应的阈值处理达到相干斑抑制的目的。但是由于小波变换对噪声和信号并不能完全的分离使得该方法的抑斑效果不是很充分。