纹理特征向量与最大化熵法相结合的SAR影像非监督变化检测

合成孔径雷达(SAR)影像具有明显的斑点噪声,在变化检测中,一般需要考虑空间邻域信息。本文结合SAR影像丰富的纹理信息,提出一种考虑空间邻域信息的高分辨率SAR影像非监督变化检测方法,用基于灰度共生矩阵(GLCM)的32维纹理特征向量构造差异影像。通过最大化熵法自动选取阈值,对精度指标随窗口大小的变化进行回归分析,得到适合于变化检测的窗口为11×11。试验表明,本文方法优于马尔科夫随机场法,可以减小斑点噪声的影响,有效提高高分辨率SAR影像变化检测的精度。     

Level Set Method for SAR Image Coregistration

In this letter, a novel approach for the coregistration of synthetic aperture radar (SAR) images is proposed based on the level set method. The features of regions are detected by segmenting the images, and the images are coregistered by matching the detected features. The energy functional of level sets is formulated with respect to detecting and matching features. The coregistration is achieved by minimizing the energy functional. Compared with the conventional tie-patch method, the results on a series of simulated experiments and real SAR data demonstrate the feasibility of the proposed approach.      

面向城市地物分类的 SAR 图像纹理特征提取与分析

合成孔径雷达（ SAR）图像含有丰富的纹理信息,特别是进行城市地物分类时,纹理特征对于图像的解译具有重要的意义。本文对基于灰度共生矩阵和Gabor变换两种纹理特征提取方法进行了研究,将灰度和不同纹理特征组合应用于SAR图像城市地物分类,并以ALOS PALSAR影像为数据源进行了实验。通过对不同分类结果进行定性和定量分析,结果表明,引入纹理特征后的SAR图像分类结果要优于无纹理信息参与的分类结果,基于不同纹理特征组合的SAR图像分类结果要优于基于单一纹理特征的分类结果。     

利用纹理特征的SAR与光学图像融合方法研究

针对SAR与光学图像的融合问题,提出一种基于SAR图像中纹理特征的Contourlet变换融合方法。利用灰度共生矩阵法提取SAR图像的纹理特征,分析各个纹理特征间的相关性,得到重要纹理特征图。用HSV变换提取光学图像的强度分量。将重要纹理特征和强度分量利用改进的Contourlet多尺度变换融合,得到新的强度分量。通过HSV逆变换得到SAR与光学的融合图像。利用Landsat8和Cosmo-SkyMed图像进行融合实验,并与小波、HSV、Brovey、Contourlet变换融合方法对比分析,实验表明该方法能够较好的保持光学图像的光谱特征和SAR图像的纹理、强散射特征,增加图像细节信息,提高图像可解译性。     

高分三号SAR影像广域范围联合几何检校技术

在获取广域范围雷达遥感正射影像图时,需要对区域内每景SAR影像进行几何参数修正,提高SAR影像的定位精度。但在广域范围进行控制点的选取和影像的逐一修正,其工作量巨大,严重影响了SAR影像分析应用的效率。对此,本文提出了一种广域范围联合几何检校方法。该方法在R-D模型的基础上,首先利用少许SAR影像计算其独立的系统级检校参数,其次去除系统级检校参数中大气延迟分量的影响,然后依据最小二乘平差原理获取最优的系统级检校参数,最后利用最优的系统级检校参数对所有SAR影像进行几何检校处理。论文采用覆盖中国中东部地区的32景GF-3SAR影像进行联合几何检校试验,检校后的SAR影像定位中误差优于9 m。试验结果表明:该方法能够提高GF-3 SAR影像几何检校的精度,验证了其有效性和可行性。     

SAR图像斑点噪声抑制的本质

合成孔径雷达（SAR）图像的斑点噪声阻碍SAR的应用。在过去20多年中，提出了许多SAR图像去除斑点噪声方法，虽然每种去除斑点噪声方法都能有效去除斑点噪声，但都不同程度地损失了图像的边缘信息，本文首先以数学物理的观点描述了SAR图像斑点噪声抑制问题。其次分析了斑点噪声的统计特性和几种典型的去除斑点噪声方法并进行了简单的比较，在最后研究了SAR图像斑点噪声抑制的本质，这对开发既能有效去除斑点噪声，又能有效保持边缘信息的去除噪声方法十分重要。     

基于形状与纹理特征的高分辨率SAR影像桥梁目标自动提取方法

基于高分辨率SAR影像中桥梁目标特征的分析,提出了一种桥梁目标自动提取方法。首先使用多影像时序平均法对SAR影像进行预处理,去除SAR影像噪声;再使用阈值法对水体分割;最后采用形状特征与纹理特征相结合的方法提取桥梁目标。本方法在提取效果上明显优于传统桥梁目标提取方法,其提取准确率可达87.5%。证明本文方法在面向高分辨率雷达影像的桥梁目标自动提取应用上的可靠性和可行性。     

基于提升格式小波包变换的SAR图像去噪

基于信号和噪声在提升格式小波分解中呈现出的不同特性，提出了一种新的小波包去噪算法。该算法采用提升格式小波对SAR图像进行最优小波包分解，并计算每个子频带的能量范数，然后根据软阈值法和能量范数区分信号和噪声，达到去除噪声的目的。试验结果表明，该算法对SAR图像具有较好的去噪效果，不仅可以去除图像中的大部分噪声，而且可以较好地保留图像纹理的细节信息。与传统小波包算法相比，其计算速度快了一倍左右。     

基于提升格式小波包变换的SAR影像去噪(英文)

According to the different characteristics that signal and noise exhibit during wavelet decomposition, a new denoising method based on the lifting scheme wavelet packet decomposition is presented. In this method, the SAR images are decomposed by using the best wavelet packet and the norm of each sub-band are calculated; signals and noise can be discriminated based on the norm and soft-threshold method, and the images can be denoised. Experiments show that the proposed algorithm has excellent performance in denoising SAR images, and can remove most noise of images with well-kept texture detail information. The calculating speed of the method is twice the speed of the general wavelet packet transform algorithm.     

一种改进的极化SAR Sigma滤波法

分析了Sigma滤波法进行SAR斑点噪声抑制,提出了一种改进全极化SAR影像滤波,试验表明其具有均值保持、纹理保持的良好特性。     

A novel algorithm for ship detection in SAR imagery based on the wavelet transform

Carrying out an effective control of fishing activities is essential to guarantee a sustainable exploitation of sea resources. Nevertheless, as the regulated areas are extended, they are difficult and time consuming to monitor by means of traditional reconnaissance methods such as planes and patrol vessels. On the contrary, satellite-based synthetic aperture radar (SAR) provides a powerful surveillance capability allowing the observation of broad expanses, independently from weather effects and from the day and night cycle. Unfortunately, the automatic interpretation of SAR images is often complicated, even though undetected targets are sometimes visible by eye. Attending to these particular circumstances, a novel approach for ship detection is proposed based on the analysis of SAR images by means of the discrete wavelet transform. The exposed method takes advantage of the difference of statistical behavior among the ships and the surrounding sea, interpreting the information through the wavelet coefficients in order to provide a more reliable detection. The analysis of the detection performance over both simulated and real images confirms the robustness of the proposed algorithm.     

综合Span图和纹理特征的高分三号影像建筑区提取

建筑区的识别和提取是城市环境规划与研究至关重要的工作。本文采用高分三号全极化SAR影像,提出了一种综合Span图和纹理特征的建筑区提取方法。首先基于Span图利用灰度共生矩阵算法提取图像的7种原始纹理特征,通过目视解译选择出4种纹理效果较好的统计量,然后利用主成分分析法去除他们之间的相关性,筛选出2个最佳纹理特征与Span图结合,最后对组合影像进行分类提取。本文将提取结果与综合灰度和纹理特征建筑区提取、无纹理特征提取方法结果进行对比,实验结果表明:本文方法提取建筑区边界轮廓更加清晰,精度可达92%,提取效果明显得到了优化。     

极化SAR参数优化与光学波谱相结合的面向对象土地覆盖分类

提出一种基于极化参数优化的面向对象分类方法。该方法结合光学和SAR数据,有效提高了对地物的识别能力。本文方法的关键在于:在■分解中,使用光学影像指导SAR影像选择同质点,使其更精确地估计极化参数并结合光学波谱信息作为输入特征;使用面向对象的分类方法,仅将光学影像作为分割输入,避免SAR噪声引起的分割错误。以美国Bakersfield地区的Sentinel-1/2数据为例,确定7种地物类型,对比分析不同输入与不同分类器对分类结果的影响。研究表明,优化输入参数在纹理丰富区域能够有效提高分类精度;面向对象的分类结果更加稳定并较好地维持地表几何特征;改进分类方法较传统分类方法总体精度提高了近10%,达到92.6%。     

利用多尺度Hough变换提取高分辨率SAR图像建筑物L型结构

提出了一种利用多尺度Hough变换从高分辨率SAR图像提取建筑物L型结构的方法。针对高分辨率SAR图像建筑物L型结构的特点,建立了建筑物L型结构简化几何模型,并采用从粗到精的思路利用多尺度Hough变换提取建筑物L型结构方向线。并提出了一种L型结构组合度函数对提取直线进行编组,确定建筑物L型结构的方向和拐点。最后,采用基于扫描线的方法计算L型结构线宽,得到完整规则的建筑物L型结构。多幅真实机载高分辨率SAR图像实验结果表明,本方法可以有效地提取高分辨率SAR图像建筑物L型结构,提取结果与实际位置吻合较好。     

顾及GF-3影像纹理特征的洪涝范围提取方法

洪涝灾害给社会、经济造成巨大损失,及时、快速监测洪涝范围在抗灾救灾中具有重要意义。合成孔径雷达(SAR)由于其主动式微波成像的机理,可为全天时、全天候、大范围洪涝灾害监测提供支持。本文首先以高分三号(GF-3)卫星影像为数据源,基于灰度共生矩阵(GLCM)、局部二值模式(LBP)等6种纹理描述方法提取138个SAR影像纹理特征;然后利用随机森林(RF)指标重要性评估功能,筛选出重要性得分较高的纹理特征进行水体信息提取;最后结合数学形态学对初始水体提取结果进行后处理,评估安徽巢湖附近区域洪涝灾害。试验表明,本文方法的水体提取精度优于传统阈值法(Otsu)及分类算法(KNN和SVM),可有效提取洪涝灾害的影响范围,为选取合适的SAR影像纹理特征进行洪涝范围快速监测提供参考。     

结合KI准则和逆高斯模型的SAR影像非监督变化检测

提出一种结合逆高斯模型（inverse Gaussian model,IGM）和KI（Kittler-Illingworth,KI）最小错误率准则的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像非监督变化检测方法。假设差值影像中未变化类和变化类服从混合IGM,结合贝叶斯决策理论,自动求取满足KI最小错误率准则的阈值。在两组多时相SAR数据上分别设计了两组实验以验证本文方法的有效性。实验表明,本文方法可以更好地估计差值影像中未变化类和变化类的概率密度分布,得到合理的决策阈值,有效提高变化检测图的精度。     

变分法遥感影像人工地物自动检测

人工地物（建筑物、道路、桥梁等）检测是目标识别的一个重要组成部分。本文将人工地物检测转换为能量泛函数最优化问题。首先对遥感影像进行超像素分割,综合图像的颜色、纹理、梯度等信息,以超像素为单元计算图像的显著度信息,然后构建一个包含显著性约束、面积和边界约束、纹理约束及灰度方差约束的能量泛函数,通过变分法迭代求解能量泛函最小值,获取目标前景部分即为人工地物区域。本文以重庆和广东某地的遥感影像数据为例对算法进行验证,将其与常见的人工地物目标提取算法,如C-V模型、MRF模型,以及当下研究较为热门的深度学习算法进行对比。试验结果表明,该算法能有效地检测出遥感影像中的人工地物区域,并保证较低的误检率及漏检率。论文对该方法与深度学习方法进行了一定的分析对比。     

SARBuD 1.0： 面向深度学习的GF-3 精细模式SAR建筑数据集

合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）是开展城市建筑区信息获取与动态监测的重要数据源。本文建立了一个面向深度学习建筑区提取的中高分辨率SAR建筑区数据集SARBuD1.0 （SAR BUilding Dataset）。该数据集包含了覆盖中国不同区域的27景高分三号（GF-3）精细模式SAR图像,并从中获取了建筑区共计60000个SAR样本数据,结合光学图像与专家解译,制作了与样本数据对应的标签图像。SARBuD1.0数据集包含了不同地形场景类型、不同分布类型、不同区域的建筑区。该数据集可支持研究者对建筑区进行图像特征分析、辅助图像理解,并可对当前热点深度学习方法提供训练、测试数据支持。本文以山区建筑为例,使用传统纹理特征与深度学习特征对建筑区进行了特征分析与比较,相比于传统的人工设计的纹理特征,卷积神经网络具有更深、更多的特征,利用网络模型浅层的不同卷积核采样可得到各种纹理特征,在网络的深层卷积结构中可获取代表着类别的深层语义特征,使得分类器能更好地检测并提取图像中指定的目标。基于本数据集利用深度学习方法对不同地形区域的建筑区进行提取实验。实验结果表明基于本数据集训练的深度学习模型,对建筑区提取可以取得良好的结果,说明该数据集可以很好支持面向大数据的深度学习方法。其他学者可以基于SARBuD1.0数据集开展建筑区图像特征分析与语义分割提取等方面的研究。     

高分三号卫星全极化SAR影像九寨沟地震滑坡普查

基于光学遥感影像的区域滑坡普查易受云雾天气的影响,存在滑坡体调查不全面的问题,无法满足震后应急调查与恢复重建的需求。本文提出了一种极化SAR卫星数据滑坡普查方法,采用高分三号全极化SAR卫星影像数据,以九寨沟地震震区为实验区,在深入分析滑坡体和其他地物类型散射特征的基础上,融合极化特征、纹理特征和地形特征等多维特征信息,结合高分二号影像获取的训练样本,构建基于BP神经网络的全极化SAR数据滑坡自动识别模型,实现滑坡体的自动快速识别。与高分辨率光学影像与无人机航空影像目视解译结果相比较,总体识别精度为92.8%,Kappa系数为0.715,识别准确度满足地震应急实际应用的需求。研究成果可用于震区大区域滑坡体的普查,为后续开展无人机高分辨率影像滑坡体详查、灾后应急与景区恢复提供辅助信息支撑,并促进国产高分SAR卫星数据在防震减灾中的应用。