单视全极化SAR图像快速非局部均值滤波

非局部均值已应用到极化SAR图像滤波领域,但传统滤波方法的多视处理降低了图像分辨率,且计算量巨大,严重制约了滤波效能。本文针对单视全极化SAR的特点,提出了一种快速非局部均值滤波算法。首先,按照多视求权、单视重构的思路,结合KL(Kullback-Leible divergence)散度重构了新的非局部均值模型;然后,利用积分图设计了新模型的快速实现;最后,用Radarsat-2全极化SAR数据进行了验证。实验结果表明,新算法改善了滤波效果,同时大幅提高了运算效率。     

2L-IHP目标检测算法及其在AIRSAR数据中的应用

简要介绍了2L—IHP（Two-Looks Internal Hermitian Product）算法，并针对实际情况对其作了相应的调整和改进。主要是突破算法对数据源的限制，使得它可以应用到幅度图像中。对于极化SAR图像，使用PWF（Polarimetric Whitening Filter）方云将3个通道的图像合成为一幅检测图，再进行目标检测。利用ADTS（Advanced Detection Technology Sensor）数据，对以上各种算法的检测效果进行了分析比较。应用C、L、P波段的AIRSAR极化数据进行试验，发现3个波段中，L和C波段的检测效果最好；4种极化方式中，HH极化取得最佳的检测效果；并且得出全极化数据的检测结果优于单极化数据的结论。但以上结论还有待进一步验证。     

Yamaguchi分解Notch滤波的全极化SAR图像舰船目标检测

极化合成孔径雷达数据蕴含了丰富的地物极化散射信息,已广泛应用于海上舰船目标检测研究。针对极化相干矩阵无法直接用于分析特定散射体物理特性的缺陷,利用Yamaguchi极化分解改进了极化Notch滤波器。将基于模型的极化分解方法引入Notch滤波器,利用表面散射、二次散射、体散射和螺旋体散射等散射机制的能量构造散射矢量代替极化相干散射矢量,并加入功率能量因子,构造新的极化SAR图像Notch滤波器。Radarsat-2全极化SAR图像实验结果表明,改进算法有效增强了舰船目标与海杂波背景间的对比度,检测性能优越。     

一种综合多特征的全极化SAR图像分割方法

提出了一种综合利用极化特征、统计特征和几何形状特征的全极化SAR图像分割方法。该方法采用分形网络演化算法思想,基于相干矩阵Pauli分解构建对象间的极化特征相似性准则,根据相干矩阵的Wishart分布假设构建对象间的统计特征相似性准则;制定对象合并过程中多特征的综合策略,通过极化特征增强及权重调整统一各类特征异质度的水平,最终建立全极化SAR图像多特征综合分割流程。实验结果表明,该方法能有效抑制斑点噪声,地物边界分割准确,特别是对具有均质纹理的农田、水体等分割效果较好。     

3维块匹配小波变换的极化SAR非局部均值滤波

极化合成孔径雷达(SAR)图像受相干斑噪声的影响,难以很好地保持结构特性,针对这个问题提出了一种采用3维块匹配小波变换的非局部均值滤波算法NL-3DWT(Nonlocal Filter based on 3-D Patch Matching Wavelet Transform)。该算法使用块匹配的3维非抽样小波变换对极化总功率图进行预滤波,在此基础上使用边界对齐窗提取结构相似像素,同时使用Sigma范围选择极化SAR数据的散射相似像素,共同构成相似像素集合;构建结构保持权重函数增大图像结构信息在块相似性度量时的权重,最终实现极化SAR图像结构保持的相干斑抑制。该算法增强了图像结构特征的表达,提高了结构相似像素选择的准确性,机载极化SAR数据实验结果表明,NL-3DWT算法能够在抑制相干斑噪声的同时,更有效地保持极化SAR图像的结构特性和极化散射特性。     

利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度的算法

本文提出了一种利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度算法。首先,对全极化SAR数据进行多视化及滤波等预处理,以获取相干矩阵与协方差矩阵;其次,通过相干矩阵与协方差矩阵获取若干极化特征,对这些极化特征进行相关性与冗余性分析,构建最优特征空间;然后,将最优特征空间作为输入量放入神经网络分类器中,得到海冰分类结果;最后,根据海冰分类结果提取海冰密集度。选用拉布拉多南部海域2景全极化Radarsat-2影像获取海冰密集度,与业务化海冰密集度产品ASI-3125进行对比研究。本文算法结果与ASI-3125海冰密集度分布趋势基本一致,总体上略大于ASI-3125海冰密集度,标准差值分布为3.46%和6.82%,说明利用高分辨率全极化SAR数据在监测边缘区域小尺寸破碎海冰方面具有优势。     

自适应无监督分类的PolSAR图像机场跑道区域快速检测

针对复杂PolSAR图像场景中机场目标区域检测问题,本文提出一种自适应无监督分类的机场目标快速检测方法,该方法首先对极化SAR相干矩阵分解提取PolSAR图像的特征值图,转化为超像素图实现图像去噪及降维。然后用SLIC超像素分割算法分割构造超像素。基于超像素图构建极化分类特征,并采用无监督的谱聚类方法提取出疑似机场跑道区域,其中的类别数确定利用VAT-DBE(Visual Assessment of cluster Tendency-Dark Block Extraction)算法获得。最后,在疑似区域内结合跑道结构特征进一步辨识检测出场景中的机场跑道区域。利用美国UAVSAR系统采集的多组全极化SAR实测数据对算法进行验证,并与两种已有的无监督跑道检测算法进行对比,实验结果表明,该算法能够快速准确检测出机场跑道区域,处理耗时可减小80%以上。具有更好的鲁棒性。     

SAR影像的城市街区边缘直线特征提取算法研究

针对城市街区边缘特征的提取问题,提出了一种基于高斯伽马形双窗与Gabor组合滤波器的城市街区边缘提取算法。算法首先设计了一种高斯伽马形双窗与Gabor的组合滤波器算子,采用该算子对影像进行滤波处理,可以很好地消除噪声等因素产生的虚假响应,并得到边缘结构特征;然后基于滤波后的SAR影像,采用LSD算法进行直线边缘提取,并对LSD算法进行优化改进,实现短直线特征的删除、合并和延长处理,获得较为连续的长直线特征;最后采用多组雷达影像数据对本文提出算法进行实验验证。实验结果表明,该算法能够有效克服相干斑噪声等因素的影响,提取得到真实、准确且连续性较强的城市街区边缘特征。     

相向飞行全极化SAR图像对建筑物的立体重构

用多方向飞行的全极化SAR图像可能提取特定三维目标的高度与位置信息,进而实现目标物的几何立体重构。全极化SAR图像数据与单极化SAR相比,可以选择多种极化组合数据,提供对于特定目标几何特征敏感的数据类型,通过多方向飞行SAR图像反演该目标或目标群的高度与位置信息。本文用两幅相向飞行的PI-SAR(日本机载极化与干涉SAR,X波段、1.5m分辨率)图像,提取日本仙台电视塔高度、日本东北大学建筑物群的立体重构。     

利用特征选择自适应决策树的层次SAR图像分类

提出了一种新的基于特征选择自适应决策树的层次分类算法,用于合成孔径雷达（synthetic apertureradar,SAR）图像的分类。采用Joint Boosting算法选择出最适用于各类的特征组合,并自适应地搜索构造出一个由两类分类器构成的层次分类器,利用特征选择结果和自适应决策树进行了SAR图像的学习和推理,实现了自动分类,在国内首批极化干涉SAR数据上的实验证明了本算法的有效性。     

Data Compression for Multilook Polarimetric SAR Data

This letter attempts to address the problem on the emergence of negative eigenvalues in the coherency matrix after the compressing of multilook polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data. A new nine-parameter expression for the eigenvalue decomposition of the coherency matrix is introduced, and a new compression algorithm is proposed for multilook polarimetric data with this expression. By comparing it with the NASA/Jet Propulsion Laboratory's Airborne SAR compression algorithm, the authors analyze the new algorithm's compression accuracy, signal-to-noise ratio, and the ability to preserve the data's polarimetric property. For polarimetric SAR data, it is important to preserve the polarimetric property of a target. The proposed algorithm has this ability which is illustrated by the comparison of the polarimetric signatures. Finally, the effectiveness of the proposed methods is demonstrated by using the experimental SAR data.      

采用散射特征相似性的极化SAR图像相干斑抑制

极化合成孔径雷达(SAR)图像的相干斑严重影响图像信息的有效提取,为此提出一种基于极化散射特性的相干斑抑制方法。该方法结合SAR图像的冗余信息及其散射特性的相似性,利用Wishart分布对SAR数据的相似性进行度量,然后依据相似性计算权重对协方差矩阵进行加权平均,实现对极化SAR图像的相干斑抑制。本文方法对协方差矩阵的各元素单独处理,因此在极化信息的保留方面尤具优势。通过真实SAR数据的实验表明,该方法与现有极化白化滤波(PWF)和极化Lee滤波相比,具有更好的相干斑抑制能力和细节的保持能力。     

自交叉双边滤波的极化SAR数据相干斑抑制

相干斑抑制是极化SAR数据预处理的关键步骤。双边滤波是一种空域和值域滤波相结合的优秀边缘保持滤波算法。针对双边滤波在抑制极化SAR数据相干斑的不足,该文将改进的交叉双边滤波引入到极化SAR数据降噪领域,加入散射机制测度来扩展原权重核,根据SPAN图像的局域变差系数自动调整空间方差系数,利用参考图像来度量灰度值和散射机制相似性。实验结果表明:本文方法较经典滤波算法有更强的噪声平滑能力和更好的细节信息保持能力,在保持原数据极化散射信息方面也表现出良好的性能,这为基于极化SAR数据的后续应用提供了支持。     

基于核独立成分分析的极化SAR图像相干斑抑制

为提高极化合成孔径雷达图像相干斑抑制的效果,提出基于核独立成分分析(kernel independent component analysis,KICA)的极化SAR图像相干斑抑制方法.该方法将三个通道的极化信息作为输入数据,经过KICA变换得到三个独立分量,取相干斑指数最小的分量作为滤波后的信息图像.由于将核函数引入...     

利用目标分解特征的全极化SAR海冰分类

特征提取及其选择是SAR海冰分类的重要步骤之一。在众多特征中选取有效特征,进而构建表达地物类型的特征空间是提高分类精度的关键。为此,本文提出一种基于目标分解特征的全极化SAR海冰分类算法。首先,对全极化SAR数据进行多视化处理及滤波操作,生成相干矩阵;其次,对相干矩阵进行目标分解,并针对分解结果提取散射特征参数,进而构建特征空间;再次,通过对所提取的特征进行统计相关性分析,并对高相关特征采用PCA降维,以优化特征组合;最后,设计BP神经网络分类器,并将所得的优化特征矢量作为输入,海冰类别为输出,实现海冰分类。本文以格陵兰中部海域作为研究试验区域,采用L波段ALOS PALSAR全极化数据。通过对本文算法与对比算法的分类结果进行定性定量分析,可以得出本文所选取的特征对海冰识别较好。此外,通过对利用各个不同特征海冰分类结果的性能分析,可以得出基于散射模型的目标分解比基于特征值的H/α/A分解更有助于海冰分类。     

基于最小二乘平差的全极化SAR配准偏移量估计方法

全极化合成孔径雷达影像(PolSAR)相对单极化SAR影像有更加丰富的地表信息。为了提高SAR影像偏移量跟踪技术估算偏移量的精度,提出一种基于最小二乘平差法的全极化SAR数据偏移量估计方法。首先利用全极化SAR不同极化通道数据估算偏移量得到多个观测值,然后通过最小二乘平差法对多余观测值循环剔除粗差得到最优偏移量。文中选取美国科罗拉多州湖城(Lake city)区域的两景JPL无人机UAVSAR全极化SAR影像进行实验,结果表明,文中新方法具有良好的粗差探测和去除功能,相对于已有研究结果,在方位向和距离向的偏移量估算精度都有明显提高,达到15%~25%。新方法提高了偏移量跟踪估算偏移量的精度,这对利用偏移量跟踪技术监测滑坡、地震及冰川等有重要的意义。     

Forest parameter estimation in the Pol-InSAR context employing the multiplicative-additive speckle noise model

This paper addresses the problem of speckle noise on single baseline polarimetric SAR interferometry (Pol-InSAR) on the basis of the multiplicative-additive speckle noise model. Considering this speckle noise model, a novel filtering technique is defined and studied in terms of simulated and experimental Pol-InSAR data. As demonstrated, the use of the multiplicative-additive speckle noise model does not lead to a corruption of the useful information but to an improvement of its estimation. The performance of the algorithm is analyzed in terms of the physical parameters retrieved from the filtered data, that in this work correspond to the forest height and the ground phase. In case of experimental data, the retrieved forest height is compared and validated against Lidar ground truth measurements.     

机载X波段极化干涉SAR数据非监督分类方法研究

针对经典极化分类算法在处理机载X波段SAR数据时将过多地物分为体散射类型,并且容易受噪声影响,分类结果存在大量误分现象的问题,通过对机载X波段SAR数据非监督分类方法的研究,提出将极化干涉信息用于机载X波段极化干涉SAR数据的分类。通过运用极化干涉数据进行目标分解得到参数A1和A2对数据进行初始分类,然后结合改进的Wishart最大似然分类算法来进行地物的自适应分类。实验结果表明,该方法能有效避免平地效应的影响,抗噪性好,能正确区分三种典型散射类型,分类效果明显优于极化分类效果。     

噪声抑制的多极化SAR海冰图像分割

合成孔径雷达(SAR)海冰图像分割对全球气候研究和保证船舶航行安全具有重要意义。现有的基于区域的马尔可夫随机场(MRF)多极化SAR分割方法,由于受相干斑噪声影响,其区域划分不尽合理,不能有效完成分割。因此,提出一种噪声抑制的多极化SAR海冰图像分割算法,首先在极化总功率图上引入降低噪声的滤波算法,合理划分初始区域,其次考虑区域之间的差异度,从而实现多极化SAR海冰图像的准确分割。以RADARSAT-2和SIR-C获得的全极化海冰图像为实验数据进行验证,结果表明:和其他较先进算法相比,本文算法优势明显,既能高效保持图像连通性,又能增强图像的细节信息,具有更高的分割精度。     

Scattering property based contextual PolSAR speckle filter

Reliability of the scattering model based polarimetric SAR (PolSAR) speckle filter depends upon the accurate decomposition and classification of the scattering mechanisms. This paper presents an improved scattering property based contextual speckle filter based upon an iterative classification of the scattering mechanisms. It applies a Cloude-Pottier eigenvalue-eigenvector decomposition and a fuzzy H/α classification to determine the scattering mechanisms on a pre-estimate of the coherency matrix. The H/α classification identifies pixels with homogeneous scattering properties. A coarse pixel selection rule groups pixels that are either single bounce, double bounce or volume scatterers. A fine pixel selection rule is applied to pixels within each canonical scattering mechanism. We filter the PolSAR data and depending on the type of image scene (urban or rural) use either the coarse or fine pixel selection rule. Iterative refinement of the Wishart H/α classification reduces the speckle in the PolSAR data. Effectiveness of this new filter is demonstrated by using both simulated and real PolSAR data. It is compared with the refined Lee filter, the scattering model based filter and the non-local means filter. The study concludes that the proposed filter compares favorably with other polarimetric speckle filters in preserving polarimetric information, point scatterers and subtle features in PolSAR data.