一種用于合成孔徑雷達圖像的自適應濾波方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種濾波方法。更具體地，設及一種用于合成孔徑雷達（SAR， Synthetic Aperture Radar)圖像的自適應濾波方法。
【背景技術】
[0002] 斑點噪聲的存在使得合成孔徑雷達的遙感圖像不能正確地反映地物目標的散射 特性，不僅增加了使用者判讀的復雜性，而且容易造成誤判，降低了 SAR對目標探測、分析 和解釋能力；也大大地增加了 SAR圖像定量化應用的難度。另一方面，隨著SAR圖像應用的 不斷拓展，對其空間、福射分辨率要求不斷提高，對斑點噪聲的抑制水平要求也越來越高。 有效地抑制或消除SAR圖像斑點噪聲是提高雷達圖像質量、使SAR圖像數(shù)據(jù)得到成功應用 的基礎。
[0003] 傳統(tǒng)的大部分的濾波算法建立的模型都是加性噪聲模型，如維納濾波、中值濾波、 均值濾波等算法，而合成孔徑雷達固有的斑點噪聲卻屬于乘性噪聲，利用傳統(tǒng)的濾波算法 往往不能有效地抑制SAR斑點噪聲。
[0004] 因此，需要提供一種用于合成孔徑雷達圖像的自適應濾波方法。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于合成孔徑雷達圖像的自適應濾波方法。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：
[0007] 一種用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，該方法包括如下步驟：
[000引 S1、對含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行對數(shù)變換，得到同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖 像數(shù)據(jù)；
[0009] S2、對同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二維傅里葉變 換，得到二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)；
[0010] S3、利用二維矩形窗函數(shù)對二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行濾波，得 到二維倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)；
[0011] S4、對二維倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二維傅 里葉逆變換，得到同態(tài)域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)；
[0012] S5、對同態(tài)域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進行指數(shù)變換，得到斑點噪聲經(jīng)抑 制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
[0013] 優(yōu)選地，步驟S3進一步包括如下子步驟：
[0014] S3. 1、在二維倒譜域分別設定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的初始值， 并分別設定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的收斂步長；
[0015] S3. 2、利用矩形窗函數(shù)對二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行濾波并計算 濾波后圖像數(shù)據(jù)的滴；
[0016] S3. 3、分別按照二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的收斂步長減小二維矩形 窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度；
[0017] S3. 4、迭代步驟S3. 2和步驟S3. 3,直到濾波后圖像數(shù)據(jù)的滴不再減小，得到二維 倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
[001引優(yōu)選地，步驟S3. 1中二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的初始值分別設定 為步驟S2中方位向傅里葉變換的維數(shù)的二分之一和距離向傅里葉變換的維數(shù)的二分之 0
[0019] 優(yōu)選地，步驟S3. 1中二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的收斂步長分別設 定為步驟S2中方位向傅里葉變換的維數(shù)的十分之一和距離向傅里葉變換的維數(shù)的十分之 〇
[0020] 優(yōu)選地，步驟S2中對同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二 維傅里葉變換的公式為；
[0021]
【主權項】
1. 一種用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于，該方法包括如下 步驟： 51、 對含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行對數(shù)變換，得到同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù) 據(jù)； 52、 對所述同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二維傅里葉變 換，得到二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)； 53、 利用二維矩形窗函數(shù)對所述二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行濾波，得 到二維倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)； 54、 對所述二維倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二維傅 里葉逆變換，得到同態(tài)域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)； 55、 對所述同態(tài)域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進行指數(shù)變換，得到斑點噪聲經(jīng)抑 制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 所述步驟S3進一步包括如下子步驟： S3. 1、在二維倒譜域分別設定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的初始值，并分 別設定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的收斂步長； S3. 2、利用矩形窗函數(shù)對所述二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行濾波并計算 濾波后圖像數(shù)據(jù)的熵； S3. 3、分別按照二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的收斂步長減小二維矩形窗函 數(shù)中矩形窗的長度和寬度； S3. 4、迭代步驟S3. 2和步驟S3. 3,直到濾波后圖像數(shù)據(jù)的熵不再減小，得到二維倒譜 域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 所述步驟S3. 1中二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的初始值分別設定為步驟S2中方 位向傅里葉變換的維數(shù)的二分之一和距離向傅里葉變換的維數(shù)的二分之一。
4. 根據(jù)權利要求2所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 所述步驟S3. 1中二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度和寬度的收斂步長分別設定為步驟S2中 方位向傅里葉變換的維數(shù)的十分之一和距離向傅里葉變換的維數(shù)的十分之一。
5. 根據(jù)權利要求1所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 步驟S2中對所述同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二維傅里葉變 換的公式為：
公式中，x表示方位向，y表示距離向，I(x，y)為含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)， l〇g1(l(I(X，y))為同態(tài)域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)，S(x，y)為不含斑點噪聲的SAR圖像 數(shù)據(jù)，l〇g1(l(S(x，y))為同態(tài)域不含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)，w(x，y)為斑點噪聲數(shù)據(jù)， l〇gltl(w(x，y))為同態(tài)域斑點噪聲數(shù)據(jù)，j表示虛數(shù)，h為與方位向x對應的方位向倒譜變 量，k2為與距離向y對應的距離向倒譜變量，Ni為方位向傅里葉變換的維數(shù)、N2為距離向傅 里葉變換的維數(shù)，G(ki，k2)為二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 步驟S3中利用二維矩形窗函數(shù)對所述二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進行濾波的 公式如下： G' (k1;k2) =H(ki，kjGQ^，k2) 公式中，G'(bk2)為二維倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)，H(ki，k2)為二維矩 形窗函數(shù)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 所述二維矩形窗函數(shù)H(ki，k2)的函數(shù)公式如下：
公式中，1:為二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長度，12為二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的寬度，rect表示矩形函數(shù)。
8. 根據(jù)權利要求6所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 步驟S4中對所述二維倒譜域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進行方位向和距離向的二維 傅里葉逆變換的公式為：
公式中，g' (x，y)為同態(tài)域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權利要求8所述的用于合成孔徑雷達SAR圖像的自適應濾波方法，其特征在于， 步驟S5中對所述同態(tài)域斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進行指數(shù)變換的公式為： I' (x,y) =exp(g' (x,y)) 公式中，I' (x，y)為斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于合成孔徑雷達(SAR，Synthetic？Aperture？Radar)圖像的自適應濾波方法，該方法包括如下步驟：對含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)依次進行對數(shù)變換、方位向和距離向的二維傅里葉變換，得到二維倒譜域含斑點噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)；利用二維矩形窗函數(shù)對二維倒譜域的圖像數(shù)據(jù)進行濾波；對濾波后的二維倒譜域的圖像數(shù)據(jù)依次進行方位向和距離向的二維傅里葉逆變換、指數(shù)變換，得到斑點噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述技術方案更有效地抑制SAR圖像的斑點噪聲，提高了雷達圖像的質量。
【IPC分類】G01S7-41, G01S13-90
【公開號】CN104569945
【申請?zhí)枴緾N201410830069
【發(fā)明人】劉李娟, 李秀華, 李宏宇, 高希權, 李闖
【申請人】北京無線電計量測試研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月25日