一种新的MSTAR SAR图像分割方法

提出了一种新的MSTAR SAR图像分割方法。该方法首先根据地物的散射机制进行属性散射中心(attributed scattering centers,ASC)特征提取,构造属性散射中心特征向量;然后使用马尔科夫随机场(Markov random field,MRF)结合属性散射中心特征对MSTAR SAR图像进行空间邻域关系描述;最后运用标号代价能量优化算法得到最终的分割结果。MSTAR SAR数据上的实验结果证明了其有效性。     

一种新的SAR图像局部统计活动轮廓模型及算法

近年来变分水平集方法在图像分割中得到了广泛应用,但此类方法的能量泛函是非凸的,易陷入局部极小值解。本文基于AA(Aubert-Aujol)去噪模型和变分水平集方法,提出一个局部统计活动轮廓模型,通过凸松弛技术将提出的分割模型转换成全局优化模型,再加入一个迫近算子项,将提出的模型转化为ROF去噪模型,最后采用快速去噪算法,得到一个全局最优的快速分割算法。此算法不涉及差分或微分方程,只需要简单的差分运算,提高了数值运算速度。对实测SAR图像进行分割实验,结果表明,本文提出的全局分割模型不但能够快速、有效地分割SAR图像,取得全局最小值,而且可以更准确地得到图像分割边缘。     

SAR图像河流分割的加权指数区域能量模型

传统主动轮廓模型很难实现精确的SAR图像河流分割。针对这一问题,本文提出了一种加权指数区域能量主动轮廓模型,以精确地提取SAR图像中的河流。该模型在Chan-Vese(CV)模型能量泛函中引入了指数区域能量,能更好地衡量分割图像和原始图像的差异程度,提高模型的分割准确性。此外,利用目标区域和背景区域内像素灰度的最大绝对差取代模型中常值区域能量权重,自适应地调节目标区域和背景区域的能量比重,加速曲线运动到目标区域的边缘,获得更高的分割效率。针对实际河流SAR图像进行了分割试验,结果表明:与传统主动轮廓模型相比,本文提出的模型能更快速、精确地分割SAR图像中的河流,在分割结果和分割效率两方面具有优势。     

区域Gamma混合模型的SAR图像分割

针对传统Gamma混合模型用于SAR图像分割时忽略像素间空间相关性,导致分割结果不连续并产生大量误分割的现象,提出了区域Gamma混合模型的SAR图像分割算法。首先对图像进行分水岭分割,得到过分割区域块,然后将其作为输入样本进行基于Gamma混合模型的聚类,在模型的参数估计过程中进一步考虑区域间的空间相关性,设计邻域因子融入到迭代过程,得到邻域加权类分布概率。该算法充分利用像素间的空间相关性,能够降低噪声对分割结果的影响。通过合成图像和真实SAR图像的实验表明,本文算法能够实现SAR图像的准确分割。     

基于Voronoi几何划分和EM/MPM算法的多视SAR图像分割

基于区域和统计的SAR分割方法,提出一种结合Voronoi划分技术、最大期望值EM(Expectation Maximization)和最大边缘概率MPM(Maximization of the Posterior Marginal)算法的多视SAR图像分割方法。首先利用Voronoi划分将图像域划分成不同的子区域,而每个子区域可以被看成待分割同质区域的一个组成部分,并假设每个子区域内的像素满足同一独立的Gamma分布,从而建立多视SAR图像模型,并在贝叶斯理论架构下建立图像分割模型,然后结合EM/MPM算法进行图像分割和模型参数估计。该方法将基于像元的马尔可夫随机场(Markov Random Field,MRF)模型扩展到基于区域的MRF模型,并且能同时有效地获取模型参数估计和基于区域的SAR图像最优分割。采用本文算法,分别对RADARSAT-Ⅰ/ⅡSAR强度图像和合成SAR强度图像进行了分割实验,定性和定量的测试结果验证了本文方法的有效性、可靠性和准确性。     

SRRG-MRF的SAR海冰图像分割算法

针对SAR海冰图像受相干斑噪声影响严重, 提出采用相干斑抑制区域生长模型的区域MRF(SRRG-MRF)分割算法。SRRG区域模型包括构建图像的相干斑抑制区域化表达和基于区域的灰度相似性进行区域生长两个部分,其中相干斑抑制的区域化表达由相干斑抑制的双边滤波(SRBF)算法和分水岭变换构成, 该模型在相干斑噪声严重的情况下, 能够有效抑制过分割和对目标边缘准确定位, 并防止MRF分割优化陷入局部最小值, 减少误分割。将SRRG区域模型与MRF相结合, 能够大幅度减少优化搜索空间, 获得准确的分割结果。采用不同视数的SAR海冰合成图像和由RADARSAT-2及SIR-C获取的SAR海冰真实图像进行测试, 结果表明: 与已有区域MRF分割算法相比,本文算法能够有效提高分割准确性。     

基于Grab Cut和二维熵的SAR图像目标分割方法

传统的Grab cut算法需要人工交互操作,无法实现SAR图像的自动分割;且SAR图像的斑点噪声干扰容易降低图像的分割质量。针对以上问题,文中以Grab Cut图像分割算法为基础,首先利用FCM算法对SAR图像进行预分割,根据预分割结果标记SAR图像中的前景与背景集合,得到两组较为准确的GMM初始化参数,迭代求得能量函数的最小化,实现SAR图像前景区域与背景区域的自动分割;并结合二维熵算法滤除SAR图像中的阴影,分割出目标区域。实验表明,利用该方法可自动分割出SAR图像中的目标,且分割质量良好。     

Tsallis熵和改进CV模型的海面溢油SAR图像分割

为了解决海洋表面溢油监测中合成孔径雷达(SAR)图像分割精度不高的难题,提出一种基于Tsallis熵多阈值分割与改进CV(ChanVese)模型相结合的海面溢油图像分割方法。首先采用基于Tsallis熵的多阈值选取算法对海面溢油图像进行粗分割;然后分别将得到的溢油区域和溢油粗略轮廓作为CV模型的局部区域和初始轮廓,以降低CV模型的场景复杂度及其对初始条件的敏感性。CV模型仅考虑了图像各区域的均值信息而没有考虑图像的局部信息,尽管能够得到渐进型边界图像,但其分割结果存在误差。本文采用了加入移动因子的改进CV模型降低分割误差,提高收敛速度。实验结果表明,提出的海面溢油SAR图像分割方法具有分割边界定位准确、运行高效和无需设置初始条件等优点。     

混合智能优化算法的SAR图像特征选择

为提高SAR图像自动目标识别的准确率及实时性,提出了一种基于混合智能优化的SAR图像特征选择算法。首先,采用分形特征对SAR图像进行增强,基于分割后的图像提出了一种基于图像矩的方位角估计方法。然后基于未校正和校正后的图像分别提取Zernike矩、Gabor小波系数和灰度共生矩阵构成候选特征集合,使用遗传算法结合二值粒子群的混合优化算法实现SAR图像特征选择。最后,采用MSTAR数据库验证本文算法的有效性。实验结果表明,优化后的特征集合具有一定泛化能力,一方面提高了SAR目标识别的准确率,另一方面减小了SAR图像目标识别的时间。     

DSSRM级联分割的SAR图像变化检测

SRM(Statistical Region Merging)分割算法具有快速、稳定和抗噪强的优点,基于此,本文提出一种基于DSSRM(Dynamic Sorting Statistical Region Merging)级联分割的SAR图像变化检测方法。首先,针对SRM算法基于单特征静态排序导致的过分割问题,提出一种动态排序模式的DSSRM算法以减少差异图像分割错误,该算法建立基于合并区域的多特征马氏距离排序准则,在每次合并之后更新区域邻接矩阵并重新排序;然后,基于互信息最小化准则构造多通道差异数据集以提高算法对区域合并的约束能力;最后,提出一种级联分割变化检测框架,第1级利用SRM算法将差异图像映射到超像素空间,第2级采用DSSRM算法对超像素进行动态合并获得收敛的分割结果,第3级采用简化SRM方法进行三次合并获得最终的变化检测图。实验结果表明,该方法可以获得比SRM方法和目前流行方法更好的检测性能。     

多方位角图像决策融合的SAR目标识别

提出了一种基于多方位角图像决策融合的合成孔径雷达(SAR)图像目标识别方法。对目标切片图像用二维小波分解和主成分分析提取特征向量,利用支持向量机对特征向量进行分类,用贝叶斯方法对目标多幅不同方位角下图像的分类输出进行决策融合,得到最终类别决策。用MSTAR数据库中3个目标进行识别实验,实验结果表明,对3幅以上不同方位角的图像进行决策融合时,该方法可显著提高目标的正确识别率。该方法是一种有效的SAR图像目标识别方法。     

利用方向性粗糙度特征对SAR图像目标检测的研究

从反映纹理信息的粗糙度特征出发,深入研究利用方向性粗糙度特征对SAR图像进行目标检测的方法.方向性粗糙度特征是用指数小波在一个尺度上对检测图像滤波,对特定大小目标用能量关系函数求得各像素点在一个方向上的分形特征.针对MSTAR数据和ADTS数据的SAR图像,确定了用该方法检测目标时的最优参数.分别用方向性粗糙度特征和恒虚警率(CFAR)方法对上述两种不同波段的SAR图像进行目标检测,检测结果表明:方向性粗糙度特征能以更低虚警率检测出全部特定大小的目标,而且目标空间可分辨性好、位置指示准确.     

An unsupervised segmentation method based on MPM for SAR images

An unsupervised segmentation method for synthetic aperture radar (SAR) images is proposed. It alternately approximates the maximization of the posterior marginals estimate of the pixel class labels and estimates all model parameters except the number of classes during segmentation. In this method, a multilevel logistic (MLL) model for the pixel class labels and Gamma distribution for the marginal distribution of each class in the observed SAR image are employed. In our implementation, the expectation-maximization algorithm is used to estimate parameters of the Gamma distributions, and the iterative conditional estimation algorithm is used to estimate the MLL model parameters. The segmentation results for synthetic and real SAR images show that the proposed method has a good performance.     

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。     

SAR Image Segmentation Based on Level Set With Stationary Global Minimum

In this letter, we propose a new level-set-based energy functional for the purpose of synthetic aperture radar (SAR) image segmentation into Gamma homogeneous regions. The segmentation of SAR images is a difficult problem due to the presence of speckles, which can be modeled as strong multiplicative noise. Our proposed energy functional is designed to get a stationary global minimum. As a result, the level set function that evolves by the Euler–Lagrange equation of the energy functional has a unique stationary convergence state. Moreover, it is easy to set a termination criterion on the curve evolution via a level set by using our energy functional. The experimental results on both synthetic and real SAR images demonstrate the effectiveness of our method.      

SAR图像不同油膜特征的最佳分割方法选择

SAR图像溢油分割是SAR溢油监测中一个重要环节。文中选取4种不同形状、尺寸和对比度的SAR油膜数据,分别采用双峰阈值分割法、最大熵分割法、区域生长法、分水岭算法、图割法、水平集方法等6种方法进行溢油信息提取,探讨适合于不同油膜特征的最佳提取方法。结合现有尺度分割标准,提出一种SAR图像溢油信息评价指数——有效分割指数(Effective Segmentation Index,ESI),对不同分割方法得到的溢油提取结果进行定量评价,得出了不同特征油膜所适合的最佳分割方法。