混合Gamma拖尾Rayleigh分布的高分辨SAR图像建模

提出一种基于乘积模型的统计模型,称为混合Gamma拖尾Rayleigh分布模型。在该模型中,利用拖尾Rayleigh分布对相干斑进行建模,使模型可以精确地拟合高分辨率合成孔径雷达SAR图像相干斑的尖峰和拖尾的特征;同时引入混合Gamma分布对高分辨SAR图像雷达散射截面积(radar cross section,RCS)复杂起伏特性进行表征。基于Mellin变换,推导出混合Gamma拖尾Rayleigh分布对数累计量参数估计公式,提高了参数估计精度,从而实现了对高分辨率合成孔径雷达SAR图像的精确建模。最后通过真实SAR图像对本文提出的模型与已有模型进行比较。试验结果表明,本文提出的模型能够对不同的高分辨率合成孔径雷达SAR图像进行统计建模,并且具有较高的拟合精度。     

高分辨率SAR图像杂波模型对比研究

本文针对高分辨率SAR图像的陆地场景,开展Normal分布、Rayleigh分布、LN分布、Weibull分布和Gamma分布模型的对比拟合实验。通过K-S法检验每种模型对不同SAR场景杂波数据的拟合精度,并通过Gamma Map滤波简单说明杂波模型在斑点噪声抑制方面的应用。结果表明,Gamma Map滤波效率高于其他的传统方法。     

基于贝叶斯框架和Gamma分布的SAR图像分割

图像分割作为图像处理的关键步骤之一,一种高精度的SAR图像分割方法在图像分析与解译中显得尤为重要。根据SAR图像的统计特性,本文主要研究基于贝叶斯框架和Gamma分布的SAR图像分割方法,分别以单一Gamma分布概率模型和Gamma混合模型定义像素属于聚类的或然率;此外,基于马尔科夫随机场理论定义像素与其邻域像素标号间相互作用关系,并以此作为先验概率;然后,根据贝叶斯定理得到像素属于聚类的后验概率。最后,分别基于上述两种方法对模拟SAR图像及真实SAR图像进行分割实验。结果表明,Gamma混合模型较单一Gamma分布能够更加准确地描述SAR图像分布特征,得到高精度的分割结果。     

单视SAR图像相干斑回波的特征分析与统计

高分辨率合成孔径雷达的相干斑是由雷达信号的干性引起的，并存在于所有相干图像中。根据SAR成橡机理，分析了产生的原因特征，给出了SAR相干斑的确切定义、统计方法。实验表明统计结果与传统方法相比更加精确。     

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Membrane MRF模型的SAR图像贝叶斯去斑

SAR图像可以看作是真实反映地物后向散射特性的无噪图像与相干斑噪声的乘积,通过贝叶斯估计从图像观测值估计出图像真值即可去除相干斑.而贝叶斯去斑的关键在于建立能与SAR图像特性相匹配的先验信息模型.用MembraneMRF模型对先验信息建模,克服了以往所用GMRF模型对参数估计十分敏感的问题,并通过对该模型邻域结构的自适应调整来分类处理处于匀质区域和含结构特征区域的像元,在有效抑制相干斑的同时较好地保持图像的结构特征.仿真和实际SAR图像数据的实验结果,验证了所提方法的有效性.     

基于可变形状参数Gamma分布的模糊聚类多视SAR图像分割

针对传统模糊聚类分割算法无法克服合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像中固有的斑点噪声问题, 提出了一种利用可变形状参数Gamma分布和邻域相关性的模糊聚类分割算法。可变形状参数Gamma分布用于建模多视SAR强度图像的斑点噪声, 并以其负对数作为特征场中像素与聚类间强度的相似性测度模型; 通过马尔可夫随机场(Markov random field, MRF)建立标号场中邻域像素的类属相关性模型; 在模糊聚类框架下, 以上述模型为基础构建模糊目标函数; 在目标函数最小化准则下, 求解最优结果。实验表明, 可变形状参数Gamma分布能够更加准确地拟合同质区域内像素强度的统计直方图。为有效求解包涵在Gamma函数内的形状参数, 采用牛顿迭代算法估计其数值解。对合成和真实多视SAR图像分别进行分割实验, 定性、定量分析的结果验证了本文算法的有效性。     

多尺度水平集SAR影像水体自动分割方法

针对高分辨率SAR影像的水体特性,提出了一种新的可精确、快速、自动完成高分辨率SAR影像水体分割的方法。该方法将多尺度分析技术与水平集理论相结合,在考虑全局信息的同时,也顾及到了局部信息。同时,为了满足SAR图像的分布特性,将Gamma统计模型引入到水平集能量函数中,利用OTSU算法来初始化零水平集。为了消除SAR影像中疑似水体的目标,对分割结果进行了后处理。实验表明,该方法在提高精度的同时,也大大提高了水体提取的效率。     

局部统计活动轮廓模型的SAR图像海岸线检测

首次将局部统计活动轮廓模型引入SAR图像海岸线检测问题中,提出了一种基于局部统计活动轮廓模型的SAR 图像海岸线检测方法。首先利用C-V模型进行粗分割,消除局部统计活动轮廓模型对初始轮廓线设置要求严格的限制,然后提出了一种基于G⁰分布的局部统计活动轮廓模型,进行精细分割。该模型采用G⁰分布对轮廓线上每一点的邻域进行统计建模,增强了模型数据拟合能力,提高了海岸线检测精度,加入水平集函数惩罚项,消除了重新初始化过程。实测SAR图像实验表明,本文方法可用于精确海岸线检测。     

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。     

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.     

基于阈值分割与决策树的SAR影像水体信息提取

目前我国的GF-3 SAR数据可实现全天时全天候的对地观测,已服务于海洋、减灾、水利、气象等多个领域。改进了基于阈值分割法与决策树的GF-3 SAR影像水体信息提取方法,首先对GF-3 SAR影像进行基本处理;再采用KI二值化阈值分割法进行图像分割;然后通过构建知识决策树模型来提取水体信息,为了提高精度,采用GDEM数据进行地表建模,提取山体阴影;最后利用空间分析功能将地形建模阴影图与提取的水体范围进行匹配,去除山体阴影,进而获得水体信息的精确范围。通过混淆矩阵计算得到水体信息提取的总体精度为89.22%,Kappa系数为0.71,精度优于基于光学GF-2号影像的水体指数法提取结果。整个流程人工干预少,具有自动化更强、效率更高的优势。     

Topographic correction of ALOS-PALSAR images using InSAR-derived DEM

Topographic corrections of synthetic aperture radar (SAR) images over hilly regions are vital for retrieval of correct backscatter values associated with natural targets. The coarse resolution external digital elevation models (DEM) available for topographic corrections of high resolution SAR images often result into degradation of spatial resolution or improper estimation of backscatter values in SAR images. Also, many a times the external DEMs do not spatially co-register well with the SAR data. The present study showcases the methodology and results of topographic correction of ALOS-PALSAR image using high resolution DEM generated from the same data. High resolution DEMs of Jaipur region, India were generated using multiple pair SAR images acquired from ALOS-PALSAR using interferometric (InSAR) techniques. The DEMs were validated using differential global positioning system measured elevation values as ground control points and were compared with photogrammetric DEM (advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer – ASTER) and SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) DEM. It was observed that ALOS-PALSAR images with optimum baseline parameters produced high resolution DEM with better height accuracy. Finally, the validated DEM was used for topographic correction of ALOS-PALSAR images of the same region and were found to produce better result as compared with ASTER and SRTM-DEM.     

基于HMRF先验模型的HBE卫星遥感图像超分辨率重建

提出了一种在Bayes概率统计框架下的混合Bayes超分辨率重建算法，该算法采用Huber马尔可夫随机场（Huber Markov random field，HMRF）模型对理想图像进行先验建模，可以较好地突出重建图像的不连续边缘特征信息。实验结果表明，该算法克服了极大后验概率估计（maximum a posteriori，MAP）算法中的若干缺陷，取得了良好的重建结果，图像边缘特征清晰，纹理信息突出。     

Modeling SAR Images by Using a Pathway Model

Statistical modeling of SAR images is one of the important problems in SAR image interpretation. Several types of theoretical models have been used for modeling various SAR data, most of them being highly effective for some particular land-cover typologies. The K-distribution has been used as a flexible tool for the modeling of SAR data over the non-homogeneous areas. In this paper, we examine a q-analogue of the gamma model. The new parameter q makes the density function very flexible for modeling purposes. This q-analogue also produces an extension of the K-distribution. The performance of the extended K model is tested on high-resolution X-band SAR image and compared the result with respect to the K-distribution.     

利用纹理融合与广义高斯模型的高分辨率SAR影像变化检测

为了充分利用高分辨率SAR影像的纹理特征,提出一种纹理信息融合与广义高斯模型相结合的SAR影像变化检测方法。通过灰度共生矩阵计算影像的纹理特征进而构造纹理差异影像,利用离散平稳小波变换,融合灰度差异影像和纹理差异影像。然后利用广义高斯模型进行统计建模,估计融合后差异影像上变化类和未变化类的概率分布,利用KI阈值准则获取最佳分割阈值,实现多时相SAR影像的非监督变化检测。选取两组TerraSAR-X数据进行实验,结果表明融合纹理信息与广义高斯模型的变化检测方法可行,其中融合逆差距纹理信息的检测性能最优。     

基于RPC的TerraSAR-X影像立体定向平差模型

针对新型高分辨率雷达卫星TerraSAR-X立体像对,本文提出采用基于RPC的平差模型,通过少量的地面控制点来拟合因传感器不稳定、平台星历数据不精确及测距误差引起的影像几何畸变,从而达到精确定向目的.为验证RPC平差模型的适用性,通过在立体成像区域均匀市设人工角反射器点的方法验证其模型精度,并评估了其三维定向平差后的精...     

机载SAR交向立体模式及定位方法研究

为了充分使用构架或受限飞行时获取的交向影像,本文对机载SAR交向立体模式及定位方法进行了研究。首先,简要比较了三种利用SAR影像提取DEM的方法,分析了机载雷达立体测量的意义。其次,研究了SAR交向立体获取方式及所获取立体影像对的特点。最后,应用两种立体定位模型,即距离-多普勒模型和多项式正射校正模型,对陕西某地1m分辨率SAR影像对进行了实验分析,取得了较好的定位精度。