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西安电子科技大学
硕士学位论文
基于偏微分方程的SAR图像相干斑抑制算法研究
姓名:纪爱燕
申请学位级别:硕士
专业:计算数学
指导教师:水鹏朗
201112
摘要合成孔径雷达作为一种有源微波遥感技术,具有全天候、全天时、高分辨率等特点,在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。但是由于成像过程中的相干特性,使得枷癫豢杀苊獾夭讼喔砂咴肷O喔砂咴肷ù蟮亟档了系统对目标的分辨能力,严重影响了图像的后续解译工作如边缘检测、图像分割、目标识别等。因此,枷裣喔砂咭种圃诳蒲а芯亢褪导视τ弥卸季有重要的研究价值。偏微分方程方法作为图像处理的一个重要分支,在图像相干斑抑制中起着不可或缺的作用。偏微分方程方法最初是针对光学图像提出的,但是也完全适用于枷竦南喔砂咭种疲皇窃诖硎毙枰=岷蟂图像的实际背景来构造扩散系数。本文的主要工作是研究基于偏微分方程方法的枷裣喔砂咭种啤枷裣喔砂咭种频哪勘晔窃谝种葡喔砂咴肷耐蹦芄缓芎玫谋A舯缘,各向异性扩散滤波在图像相干斑噪声抑制中取得了良好的效果。但是各向异性扩散滤波的边缘检测信息是基于梯度算子提出的,梯度算子对检测边缘信息有很大的不准确性。本文针对各向异性扩散滤波提出了一种改进算法,该算法的基本思想是通过恒虚警比值算子代替梯度算子来计算瞬时变量系数,恒虚警比值算子比梯度算子能够更准确的来估计边缘,特别是在强散射点处。本文分别以合成图像和真实图像进行实验,实验证明以恒虚警比值算子作为边缘检测算子提出的各向异性扩散滤波算法比现有的各向异性扩散滤波算法在抑制相干斑噪声和保持边缘方面都有明显改善。关键词:枷相干斑抑制各向异性扩散比值算子边缘检测
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第一章绪论研究背景及研究意义合成孔径雷达最早是年在美国大学关于雷达技术的研讨会上提出的,其在年研制的第一部合成孔径雷达成功地获得了清晰的地面场景图像。随后琒的研制和发展成为各大国航天研究的热点。美国宇航局利用航天飞机分别于年、,这些研制成果成功推动了合成孔径雷达的进一步发展。合成孔径雷达是一种主动式微波遥感器,它分别利用脉冲压缩技术和合成孔径原理来提高距离分辨率和方位分辨率,从而获得大面积的高分辨率枷瘛魑R恢钟性次⒉ㄒ8屑际酰哂腥旌颉⑷焓薄⒏叻直媛省⑶客干涞忍点,因此,在民用、海洋及军事等领域都有着广泛应用【啤C裼昧煊蛑饕S糜诘质勘探、灾害预报、农业、水土、气象等,例如计算各种农作物的耕种面积、识别农作物的种类、分析农作物的生长状况、分析土壤的旱涝状况等;海洋方面主要用于海洋地形和海岸带的测绘测量以及海洋环流特征测量图和海洋谱的获取等;军事领域,瞧鹱挪豢商娲淖饔茫热缭硕勘旮偌觳狻⒅匾8口机场等设施的识别、判断战场形势如飞机坦克的分布形式等,其应用之广数不胜数。合成孔径雷达图像蛋樗孀盼锢硌А⒌缱友А⑿藕糯砑际酢⑼枷翊砑术的发展,.也经历了一个长期而曲折的过程,从作为一种监视手段到作为一种探测手段,不断提高了侦察能力。雷达图像在很多方面都优于光学图像,主要包含以下几个方面:谌魏纹蛳碌氖泳跄芰芮浚绕涫嵌匀绯嗟赖卮茄多云气候国家的图像获取能力;南喔沙上裉匦钥梢杂美唇锌拙逗铣桑而获得非常高的分辨率:在干涉测量中可以获得非常高的准确度;雷达波被极化后,介质产生的后向散射波