[发明专利]一种基于边缘信息和反卷积的SAR图像超分辨率方法

摘要

本发明提供了一种基于边缘信息和反卷积的SAR图像超分辨率方法，解决由低分辨率SAR图像重构高分辨率SAR图像的问题，其实现过程为将低分辨SAR图像生成待超分辨结果图像；使用原始SAR图像像素隔点赋值；对每个未赋值像素，使用四个像素估计灰度距离，同时计算标准差；使用得到的灰度距离和标准差对未赋值像素估计填充；结果图像逆时针旋转45°，依前述方法估计灰度距离，计算标准差，对像素估计填充；再将结果图像逆时针旋转45°，对结果图像使用高斯点扩散矩阵去卷积，经傅立叶变换，得到超分辨后的结果图像。本发明对边缘的最大后验估计，保证图像内容结构的完整性，使用快速傅里叶变换去卷积处理，降低因边缘插值引起模糊。

主权项

一种基于边缘信息和反卷积的SAR图像超分辨率方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤1：输入低分辨SAR图像为Ic，初始化超分辨结果得到初始高分辨率SAR图像Ih＝0，其高度Hh与宽度Wh由Hh＝2×Hc－1和Wh＝2×Wc－1计算得出，其中Hc和Wc分别为Ic的高度和宽度；步骤2：利用步骤1中得到的初始高分辨率图像Ih，将Ic的像素值通过一定的复制规则逐一隔点复制到Ih中；步骤3：利用步骤2中得到的Ih的已填充点的像素值，对Ih中部分未填充位置Ih2i+1,2j+1的边缘方向性使用最大后验概率进行估计；Ih2i+1,2j+1到四个最接近的已填充位置的像素值分别为Ih2i,2j、Ih2i,2j+2、Ih2i+2,2j和Ih2i+2,2j+2，计算Ih2i,2j、Ih2i,2j+2、Ih2i+2,2j和Ih2i+2,2j+2对应的四个方向灰度距离估计R0、R1、R2和R3；步骤4：计算Ih中未填充位置Ih2i+1,2j+1四个最接近已填充位置Ih2i,2j、Ih2i,2j+2、Ih2i+2,2j和Ih2i+2,2j+2灰度值的标准差σ；步骤5：利用R0、R1、R2、R3和σ计算对应Ih2i,2j、Ih2i,2j+2、Ih2i+2,2j和Ih2i+2,2j+2的权重系数w0、w1、w2和w3，其中k＝0，1，2，3；步骤6：利用步骤2中得到的Ih和步骤5中的权重系数w0、w1、w2、w3，计算在步骤2中未填充位置像素值Ih2i+1,2j+1＝w0Ih2i,2j+w1Ih2i,2j+2+w2Ih2i+2,2j+w3Ih2i+2,2j+2，并填充到对应位置；步骤7：将步骤6中得到的Ih，逆时针旋转45°，扩展部分用零值填充，得到扩展后高分辨率SAR图像为I'h；对非扩展部分重复步骤3到步骤6过程；步骤8：将扩展后高分辨率SAR图像I'h顺时针旋转45°，保留I'h中的非扩展部分，得到顺时针后的高分辨率SAR图像Ih1；步骤9：对顺时针后的高分辨率SAR图像Ih1进行去卷积变换消除因边缘插值引起的模糊；定义与顺时针后的高分辨率SAR图像Ih1同样大小的全零矩阵P，用3×3的高斯点扩散函数填充矩阵P；步骤10：对填充后的矩阵P做快速二维傅里叶变换得到与顺时针后的高分辨率SAR图像Ih1同样大小的矩阵Pf，对Ih1做快速二维傅里叶变换得到与顺时针后的高分辨率SAR图像Ih1同样大小的矩阵Fh，然后Fh中元素与Pf中对应位置元素做除法运算，重新赋值到矩阵Fh中，其计算公式为：Fhi，j＝Fhi，j/Pfi，j；步骤11：对矩阵Fh做快速二维逆傅里叶变换得到与顺时针后的高分辨率SAR图像Ih1同样大小的矩阵It，得到最终的超分辨结果It；所述步骤2中的复制规则为Ih2i,2j＝Ici,j，其中i∈{0,1,...,Hc‑1}和j∈{0,1,...,Wc‑1}。