一种新的极化滤波综合性能评估方法

极化合成孔径雷达(SAR)可以获得目标散射的相位信息,这种更加丰富的信息为极化SAR图像相干斑噪声抑制提供了更好的解决方法。通过对几种典型的极化滤波技术的算法实现,基于采样信号波形图、极化特征图和相对标准差,提出了一种新的极化滤波综合性能评估方法。对实测极化SAR数据进行实验验证,结果表明局部统计滤波在图像分辨率的保持、极化信息的保留和相干斑噪声的抑制3个方面都有很好的效果。     

基于差异度的极化SAR相干斑抑制效果评估

相干斑抑制是极化SAR图像解译和信息提取的基础。针对采用极化特征图对极化SAR图像相干斑抑制算法极化信息保持能力定性评估的不足,本文提出一种基于差异度的相干斑抑制效果评估方法。该方法通过比较相干斑抑制前后目标区域的差异度,实现相干斑抑制算法对目标极化信息保持能力的定量评估。在评估过程中采用分别先对目标区域内每个像素做差异度后求平均的方法,代替传统的先将目标区域内像素K矩阵求平均后求极化特征图的方法,避免了先对各个像素做平均带来的二次估计。对通过极化特征图判断性能接近的不同相干斑抑制算法,得到更为精确的评估结果。最后选取三类典型相干斑抑制算法,分别对仿真数据和实测ESAR数据中的面目标和点目标进行评估,验证了方法的有效性。      

结构保持的双边滤波极化SAR图像降噪

针对极化合成孔径雷达(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR)图像相干斑抑制时结构保持的难题,该文提出一种PolSAR图像的双边滤波算法:结构保持的双边滤波(SPBF)。该算法通过结合边缘结构特征和地物散射特性,增强对PolSAR图像结构信息的描述,减少滤波时图像结构信息的损失,实现滤波性能的提高。该算法首先使用边缘检测模板在极化总功率图像(Span)上提取边缘方向,实现自适应选择滤波方向窗;其次,采用Freeman-Durden分解获取像素的散射机制,并根据极化数据的统计分布特性获取地物散射的聚类标记;最终在所选的方向窗中,以聚类标记图为掩膜,利用改进的双边滤波算法对PolSAR数据进行相干斑抑制。真实SAR数据的实验结果表明,该方法能够有效抑制相干斑噪声,同时提高了对图像的边缘、强点目标和极化散射特性的保持能力。     

极化白化滤波器的一种多通道扩展

为减小相干斑对分类、检测的影响,通常要对极化合成孔径雷达图像进行相干斑抑制。极化白化滤波器(PWF)是利用多个极化通道的复数据抑制相干斑的有效方法,但其输出只有一个通道。为了在后续处理中能够利用全极化数据,该文对PWF进行了改进,提出了多通道极化白化滤波器法(MCPWF)。该方法在保持PWF最少相干斑图像输出的同时,还能得到各个极化通道滤波后的输出。Pi-SAR实测数据的实验结果验证了该方法的有效性。     

利用结构相似性改进的极化Lee滤波算法

由于传统的参数估计方法不够准确,极化Lee滤波在相干斑抑制和细节信息保留不能够很好地同时兼顾。本文基于非局部均值算法的思想,提出了一种改进的极化Lee滤波。首先在SPAN图上计算窗口中像素之间的相似度得到加权权重,计算出中心像素的期望值和极化Lee滤波中的有关参数,同时利用权重对极化协方差矩阵进行非局部均值形式的加权平均,最后根据加权均值和滤波参数得到极化协方差矩阵的Lee滤波结果。单视和多视数据实验结果表明,该算法提高了极化Lee滤波中参数的估计精度,在保留边缘细节的同时不仅有效地抑制了相干斑噪声,对极化信息也有较好的保持能力,为图像的后续工作提供了较为理想的预处理结果。      

采用混合特征相似性的极化SAR图像降噪算法

针对极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,PolSAR）图像在相干斑抑制过程中面临的结构信息和极化散射信息保持的问题,通过分析PolSAR图像的结构特性和极化特性,建立一种结构特征提取方法,并提出一种采用混合特征相似性的极化SAR图像降噪算法.该算法将图像的结构信息和极化散射信息与降噪过程相融合,能够在抑制相干斑噪声的同时,实现降噪后图像的结构信息和极化信息的有效保持.实测机载极化SAR数据的实验结果验证了算法的有效性.     

基于同质像素预选择的极化SAR图像非局部均值滤波

该文针对在极化合成孔径雷达(PolSAR)图像相干斑抑制过程中结构特征和极化散射特性保持的难题,提出一种基于同质像素预选择的非局部均值滤波算法(NLM-HPP)。该算法结合像素统计特性和极化散射机制选择滤波同质像素,并引入结构损失函数提高非局部均值(NLM)算法中像素间相似性度量的准确性,最后用改进的相似性度量对同质像素的协方差矩阵进行加权平均,实现对PolSAR图像的相干斑抑制。对真实PolSAR数据进行的实验结果表明,与现有的Refined Lee滤波、基于散射模型的滤波方法和两种非局部均值滤波相比,此方法在有效滤除相干斑点的同时能更好地保持PolSAR图像的结构信息和极化信息。     

基于极化SAR相干斑模型的非局部均值相干斑抑制

随着高分辨率和极化合成孔径雷达(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, Pol-SAR)技术的发展,Pol-SAR应用前景越来越广阔,但是Pol-SAR数据中相干斑噪声的存在,严重影响了后续目标分类、目标检测和识别跟踪等应用。针对Pol-SAR相干斑去噪问题,提出了基于Pol-SAR相干斑模型的形状自适应非局部均值滤波算法。该算法对于极化协方差矩阵C的对角线元素和非对角线元素分别进行处理,对对角线元素按照乘性噪声模型处理,计算复相关系数,再对非对角线元素进行处理。实验结果表明,所提算法在极化SAR相干斑抑制上具有良好的效果。     

多视极化SAR图象相干斑抑制的研究

本文研究多视极化合成孔径雷达(SAR)图象的相干斑抑制,提出多视极化白化滤波(MPWF)法,并进一步将它发展成具有多通道输出的全极化滤波器。本文还定量地分析了MPWF方法抑制相干斑的能力,并在理论上同全功率法、加权法和功率均衡法进行了比较。应用NASA/JPL机载L波段四视全极化SAR数据的试验结果验证了所提方法的有效性和优越性,也说明了MPWF处理能显著地提高SAR图象的分类精度。     

基于非局部均值滤波的SAR图像去噪

该文提出一种基于结构相似性指数(SSIM)的非局部均值(Non Local means,NL-means)滤波的合成孔径雷达(SAR)图像相干斑噪声抑制新方法。该方法用SSIM改进NL-means算法中小块相似性的度量,能利用结构信息来进行相干斑抑制。通过在真实SAR图像上的实验表明,与GammaMAP滤波、CHMT算法、BLS-GSM算法、NL-means滤波相比,此方法在有效去除相干斑噪声的同时能更好地保持边缘结构信息。     

Speckle reduction in multipolarization, multifrequency SAR imagery

An algorithm to take advantage of this polarization diversity to suppress the speckle effect with much less resolution broadening than using spatial filtering is discussed. The coupling between polarization channels is minimized by using local intensity ratios. The degree of speckle reduction is similar to two-look or three-look processing. The same algorithm can also be used to process multifrequency polarimetric SAR. For three-frequency aircraft SAR data speckle reduction equivalent to six-look processing can be achieved. Further speckle reduction is possible by applying speckle filters in the spatial domain. In addition, a vector speckle filter which operates simultaneously in the polarization and spatial domains is tested. Experimental results with simulated polarimetric SAR as well as one-look and multilook parametric SAR data demonstrate the effectiveness of these speckle reductions, with minimum resolution broadening and coupling between polarimetric and frequency channels. Comparisons with other algorithms are also made     

The fast fixed-point algorithm for speckle reduction of polarimetric SAR image

In this letter, a simple and efficient method of image speckle reduction for polarimetric SAR is put forward. It is based on the fast fixed-polnt ICA (Independent Component Analysis) algorithm of orthogonal and symmetric matrix. Simulation experiment is carried out to separate speckle noise from the polarimetric SAR images, and it indicates that this algorithm has high convergency speed and stability, the image speckle noise is reduced effectively and the speckle index is low. and the image quality is improved obviously.     

多极化合成孔径雷达数据伪彩色合成处理

本文研究了利用多极化合成孔径雷达(SAR)数据产生极化伪彩色合成图的方法,提出了用M11归一化后得到的Stokes矩阵来产生目标的极化合成孔径雷达伪彩色图的新方法。由于它消除了目标总功率大小对图像色彩的影响,因而可以分析场景回波功率太强或太弱目标与极化特征图具有相同形状的目标。另外,还提出用极化特征图方法求出三种极化组合,使两类目标的回波功率相差达到最大,再合成处理成极化合成孔径雷达伪彩色合成图的方法。     

基于改善极化相似性的极化SAR目标增强新方法

针对高分辨极化SAR目标增强问题,该文提出一种基于改善极化相似性的目标增强新方法。利用Huynen分解、极化方位角提取及极化方位角归零化处理消除了扰动分量、相干斑噪声及极化取向等因素对像素点极化特性的影响,改善了极化SAR图像同类区域内部像素点的极化相似性。与已有方法相比,该方法克服了区域内部像素点极化特性不一致对高分辨极化SAR目标增强的影响,可以获得理想的目标区域整体增强效果。利用全极化SAR实测数据验证了该文方法的优良性能。     

基于ICA-SCS算法的极化SAR图像相干斑抑制

该文提出了采用基于独立分量分析的稀疏编码收缩(ICA-SCS)算法进行极化SAR图像相干斑抑制的新方法,结合软门限算子,有效抑制了图像中的相干斑噪声,保留了极化信息。实验结果表明,该算法具有较好的边缘保持和噪声抑制能力。     

Unsupervised segmentation of polarimetric SAR data using thecovariance matrix

A method for unsupervised segmentation of polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data into classes of homogeneous microwave polarimetric backscatter characteristics is presented. Classes of polarimetric backscatter are selected on the basis of a multidimensional fuzzy clustering of the logarithm of the parameters composing the polarimetric covariance matrix. The clustering procedure uses both polarimetric amplitude and phase information, is adapted to the presence of image speckle, and does not require an arbitrary weighting of the different polarimetric channels; it also provides a partitioning of each data sample used for clustering into multiple clusters. Given the classes of polarimetric backscatter, the entire image is classified using a maximum a posteriori polarimetric classifier. Four-look polarimetric SAR complex data of lava flows and of sea ice acquired by the NASA/JPL airborne polarimetric radar (AIRSAR) are segmented using this technique     

分布式目标的极化SAR距离模糊计算方法研究

该文提出了一种运用协方差矩阵计算星载全极化SAR距离模糊的方法。首先分析了极化SAR距离模糊的成因及同极化和交叉极化通道间距离模糊能量的差异。现有的距离模糊计算方法以散射矩阵为主,受相干斑影响,单一像素的散射强度不能表征分布目标的反射率,因而在距离向相邻的像素无法确定其距离模糊比。针对上述问题该文推导了基于分布目标的极化SAR距离模糊的计算方法。结合Radarsat-2实测数据对这种新方法进行了验证。实验表明,运用协方差矩阵能够很好地表征分布式目标,由它计算得出的距离模糊比是平稳、确定的。相比已有算法,所提方法能够有效计算极化SAR分布式目标的距离模糊。