[发明专利]基于相似性检验的极化SAR图像边缘检测方法

摘要

本发明属于极化SAR成像遥感技术领域，涉及一种基于相似性检验的极化SAR图像边缘检测方法。所述方法包括以下步骤第一步，对极化相干矩阵进行相似性检验；第二步，相似性像素检测；第三步，计算相似性像素的数目；第四步，候选边缘像素检测处理；第五步，对候选边缘像素检测结果进行形态学滤波处理。本发明实现简单，实施方便，具有鲁棒高效性，可直接用于对各种极化SAR系统获得的极化SAR图像进行处理。本发明对于极化SAR建筑物边缘提取、道路检测、海岸线提取、农作物边缘提取等应用领域有着重要的参考价值。

主权项

一种基于相似性检验的极化SAR图像边缘检测方法，所述方法基于已完成相干斑滤波处理的极化SAR图像，对极化矩阵进行相似性检验处理，其特征在于：满足互易条件SHV＝SVH时，极化相干矩阵T为：T=12<|SHH+SVV|2><(SHH+SVV)(SHH-SVV)*><2(SHH+SVV)SHV*><(SHH+SVV)*(SHH-SVV)><|SHH-SVV|2><2(SHH-SVV)SHV*><2(SHH+SVV)*SHV><2(SHH-SVV)SHV><4|SHV|2>]]>其中，SHH为在水平极化H发射和水平极化H接收条件下获取的复后向散射系数；SVH为在水平极化H发射和垂直极化V接收条件下获取的复后向散射系数；SHV为在垂直极化V发射和水平极化H接收条件下获取的复后向散射系数；SVV为在垂直极化V发射和垂直极化V接收条件下获取的复后向散射系数，上标*为共轭处理，<·>为集合平均处理，|·|为取绝对值处理；极化SAR图像中的每一个像素对应一个极化相干矩阵，记为Ti,i＝1,2,…,W，W表示极化SAR图像的像素总数目；在每一个像素的邻域N×M内，N和M的取值与极化SAR图像的分辨率和多视视数有关，对每一个极化相干矩阵Ti，进行下面第一步至第四步的处理：第一步，对极化相干矩阵进行相似性检验；对极化相干矩阵Ti和其邻域N×M内的每一个极化相干矩阵Tnm，n＝1,2,…,N，m＝1,2,…,M，计算Ti和Tnm的相似度参数lnQinm：lnQinm＝(6ln2+ln|Ti|+ln|Tnm|‑2ln|Ti+Tnm|)当Ti＝Tnm时，lnQinm＝0；当Ti≠Tnm时，lnQinm＜0；第二步，相似性像素检测；通过对相似度参数lnQinm进行门限检测处理，判断Ti与Tnm对应的像素是否相似，即：当时，则Tnm与Ti对应的像素相似；当时，则Tnm与Ti对应的像素不相似；其中，D为调节参数，与极化SAR图像分辨率和地物特性有关，L为极化SAR图像的多视视数的估计值，通过选取极化SAR图像中的匀质区域，计算区域内像素各极化通道的幅度的均值与方差的比值，该比值即为多视视数的估计值L；第三步，计算相似性像素的数目；对每一个Ti，计算其N×M邻域内与Ti相似的像素的数目，记为SPNi；第四步，候选边缘像素检测处理；对每一个Ti，对相似性像素数目SPNi进行门限检测处理，判断Ti对应的像素是否为边缘像素，即：当SPNi≥k·N·M时，则Ti对应的像素为非边缘像素，记为0；当SPNi＜k·N·M时，则Ti对应的像素为边缘像素，记为1；其中，k为门限系数，与极化SAR图像分辨率和邻域窗N×M有关；对极化SAR图像中的每一个像素进行第一步至第四步的处理，可以得到整幅图像候选边缘像素的检测结果，记为Edge0：Edge0中取值为1的像素对应候选边缘像素，取值为0的像素对应非边缘像素；第五步，对候选边缘像素检测结果进行形态学滤波处理；在候选边缘像素检测结果Edge0中，会存在一些孤立的和与边缘邻接的虚警边缘像素，采用形态学滤波处理中的侵蚀处理和开处理进行剔除，最后得到最终的边缘检测结果Edge1，从而得到极化SAR图像边缘检测图：Edge1中取值为1的像素对应边缘像素，取值为0的像素对应非边缘像素。