SAR图像相干斑抑制和光学图像序列超分辨率技术研究.pdf

国防科学技术大学
博士学位论文
SAR图像相干斑抑制和光学图像序列超分辨率技术研究
姓名:王程
申请学位级别:博士
专业:信息与通信工程
指导教师:王润生

摘要图像质量的优劣对视觉判读以及各种计算机视觉系统都十分重要,因此图像复原一直是图像处理中的一个核心问题。随着各种图像传感器的广泛应用,涌现出了一些新的图像复原问题。在合成孔径雷达枷裰泄逃械南喔砂呦窒笱现馗扇帕在枷裣喔砂咭种品矫妫⒘艘恢终攵韵喔砂咭种频腟图像多描述模型,用不同模型描述枷裰胁煌嘈颓颍婕暗狡轿惹蚰P秃头瞧轿惹模型,非平稳区域模型又细分为强散射中心模型、线状区域模型和弱边缘区域模型等。型描述的区域;设计了具体的分割算法:基于统计检验的平稳区域分割算法,强散射中心分割算法和线状区域分割算法。在统一的框架下,针对不同的描述模型的特点设计了相应的相干斑抑制方法。针对平稳区域设计了改进的惴基于模拟退结构信息引入到算法中,有效的保护了宏观结构性信息。所提出的线状区域分割算法还可以用于枷竦闹毕咛崛=岢稣庑┑乃惴ㄓ糜诜抡嫱枷窈褪导蔛图像,取得了满意的相干斑抑制效果。在光学图像序列超分辨率方面,提出了融合多次估计的图像序列运动估计方法,将图像序列作为一个整体来计算每一帧的运动矢量,克服了以往的运动估计中只利用两帧图像的信息的局限,提高了运动估计的准确性和稳健性;给出了运动估计的置信度度量,并将其引入到图像恢复算法中,进一步克服了运动估计误差的影响。在最大后验概率框架下建立了统一求解超分辨率与模板匹配问题的算法框架,它具有以下特点:在超分辨率中引入了模板库中的先验知识,提高了超分辨率的恢复效果;更充分关键词:图像复原,相干斑抑制,超分辨率,图像,多描述模型,图像序列,运国防科学技术大学研究生院学位论文枷竦呐卸粒喔砂咭种瞥晌9惴汗刈⒌奈侍猓辉诠庋枷裥蛄写碇蟹直媛食常是制约应用的瓶颈,图像序列超分辨率问题已经成为研究热点问题。本文围绕这两个图像恢复问题进行了深入研究。根据这些模型,建立了层次式的分割算法,将枷穹指钗H舾筛隹梢杂玫ヒ荒火和相关邻域的最大后验估计相干斑抑制算法攵苑瞧轿惹蚪ǚ指畹玫降暮旯利用了图像序列中的信息,提高了模板匹配的准确性。所提出的算法用于实际的图像序列,取得了满意的超分辨率效果。动估计第
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第一章绪论§课题的背景及研究意义随着各种图像传感器的广泛应用,对图像质量的要求不断提高。基于信号处理的图像复原是一种灵活、有效的提高图像质量的方法,一直受到学术界的重视。不同的退化原因需要用不同的方法进行图像复原。本文主要关注的是两类退化。一是合成孔径雷达图像中的相干斑现象,二是光学成像传感器采集过程中由凡裳贾碌姆直媛仕鹗А合成孔径雷达且恢指叻直媛食上窭状铩K梢栽谀芗燃ú畹那况气象条件下得到类似光学照相的高分辨率雷达图像。在军事侦查、地质勘探、海洋研究等方面被广泛应用。且恢值湫偷南喔沙上翊ǜ衅鳌图像中总是伴随着类似于噪声的相干斑现象,这直接干扰了枷竦氖泳跣Ч团读理解。从上翊ǜ衅鞯挠τ靡潦迹琒相干斑抑制就成为一个被广泛关注的问题。相干斑抑制是进~步人工解译或自动图像处理和分析的基础。研究艺、散热和传输等一系列问题,在一些应用中甚至是不可实现的。在大部分光学相机的成像过程中目占洳裳德蚀锊坏絅条件丽形成欠采样,这物的运动导致了临近的采样帧之间的微小差异,在这些差异中就蕴藏着丰富的可利用信息。图像序列超分辨率技术就是充分利用这些信息,克服凡裳录的数据,这是通过改进传感器的方法无法达到的。研究图像序列超分辨率技术国防科学技术大学研究生院学位论文图像复原的目的是消除或减轻被处理图像采集过程中各种退化上窕埔氲耐嘶5湫偷睦邮窍喔沙上翊ǜ衅髦械南喔砂呦窒蟆上裉跫氲耐嘶0ㄔ硕:⒔鼓:笃抖:取上翊ǜ衅鞯牟杉讨幸氲耐嘶0ㄈ仍肷⒘炕肷⒐庾釉声、读出噪声,凡裳取枷裣喔砂咭种平贫疭遥感图像的应用,同时对其它种类的相干成像传感器的图像处理也具有重要的参考意义。光学成像传感器通常由光学部分和图像采集部分组成。为了得到高分辨率的光学图像,一种直接的方法是改进成像传感器本身。对于由裳南嗷言,这意味着增多罅兄械ピ5母鍪跣〉ピ5某叽纭U庋鼋ù垂是图像分辨率损失的重要原因之一。实际上在图像序列的采集过程中传感器或景来的影响,达到提高图像空间分辨率的目的。超分辨率技术的优势反映在两个方面,首先,超分辨率处理由软件系统实现,代价低;其次,它还可以处理已经记有着很强的实践意义。因素的影响【刚。退化因素主要包括下面几类:第
§国内外研究现状从枷裼τ弥酰琒图像的相干斑抑制就引起了研究者们的注意。经过多年的发展已经出现了一些经典方法。其中大部