一種用于合成孔徑雷達(dá)圖像的自適應(yīng)濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種濾波方法。更具體地，設(shè)及一種用于合成孔徑雷達(dá)（SAR， Synthetic Aperture Radar)圖像的自適應(yīng)濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 斑點(diǎn)噪聲的存在使得合成孔徑雷達(dá)的遙感圖像不能正確地反映地物目標(biāo)的散射 特性，不僅增加了使用者判讀的復(fù)雜性，而且容易造成誤判，降低了 SAR對(duì)目標(biāo)探測(cè)、分析 和解釋能力；也大大地增加了 SAR圖像定量化應(yīng)用的難度。另一方面，隨著SAR圖像應(yīng)用的 不斷拓展，對(duì)其空間、福射分辨率要求不斷提高，對(duì)斑點(diǎn)噪聲的抑制水平要求也越來(lái)越高。 有效地抑制或消除SAR圖像斑點(diǎn)噪聲是提高雷達(dá)圖像質(zhì)量、使SAR圖像數(shù)據(jù)得到成功應(yīng)用 的基礎(chǔ)。
[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(dá)固有的斑點(diǎn)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(diǎn)噪聲。
[0004] 因此，需要提供一種用于合成孔徑雷達(dá)圖像的自適應(yīng)濾波方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于合成孔徑雷達(dá)圖像的自適應(yīng)濾波方法。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] 一種用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，該方法包括如下步驟：
[000引 S1、對(duì)含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，得到同態(tài)域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖 像數(shù)據(jù)；
[0009] S2、對(duì)同態(tài)域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)；
[0010] S3、利用二維矩形窗函數(shù)對(duì)二維倒譜域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，得 到二維倒譜域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)；
[0011] S4、對(duì)二維倒譜域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)；
[0012] S5、對(duì)同態(tài)域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行指數(shù)變換，得到斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑 制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
[0013] 優(yōu)選地，步驟S3進(jìn)一步包括如下子步驟：
[0014] S3. 1、在二維倒譜域分別設(shè)定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長(zhǎng)度和寬度的初始值， 并分別設(shè)定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長(zhǎng)度和寬度的收斂步長(zhǎng)；
[0015] S3. 2、利用矩形窗函數(shù)對(duì)二維倒譜域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波并計(jì)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(zhǎng)度和寬度的收斂步長(zhǎng)減小二維矩形 窗函數(shù)中矩形窗的長(zhǎng)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(diǎn)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(zhǎng)度和寬度的初始值分別設(shè)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(zhǎng)度和寬度的收斂步長(zhǎng)分別設(shè) 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(duì)同態(tài)域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向和距離向的二 維傅里葉變換的公式為；
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，其特征在于，該方法包括如下 步驟： 51、 對(duì)含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，得到同態(tài)域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù) 據(jù)； 52、 對(duì)所述同態(tài)域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)； 53、 利用二維矩形窗函數(shù)對(duì)所述二維倒譜域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，得 到二維倒譜域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)； 54、 對(duì)所述二維倒譜域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)； 55、 對(duì)所述同態(tài)域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行指數(shù)變換，得到斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑 制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，其特征在于， 所述步驟S3進(jìn)一步包括如下子步驟： S3. 1、在二維倒譜域分別設(shè)定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長(zhǎng)度和寬度的初始值，并分 別設(shè)定二維矩形窗函數(shù)中矩形窗的長(zhǎng)度和寬度的收斂步長(zhǎng)； S3. 2、利用矩形窗函數(shù)對(duì)所述二維倒譜域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波并計(jì)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(zhǎng)度和寬度的收斂步長(zhǎng)減小二維矩形窗函 數(shù)中矩形窗的長(zhǎng)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(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)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(zhǎng)度和寬度的初始值分別設(shè)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(quán)利要求2所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)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(zhǎng)度和寬度的收斂步長(zhǎng)分別設(shè)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(quán)利要求1所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，其特征在于， 步驟S2中對(duì)所述同態(tài)域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)，S(x，y)為不含斑點(diǎn)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(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)，w(x，y)為斑點(diǎn)噪聲數(shù)據(jù)， l〇gltl(w(x，y))為同態(tài)域斑點(diǎn)噪聲數(shù)據(jù)，j表示虛數(shù)，h為與方位向x對(duì)應(yīng)的方位向倒譜變 量，k2為與距離向y對(duì)應(yīng)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(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，其特征在于， 步驟S3中利用二維矩形窗函數(shù)對(duì)所述二維倒譜域含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)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(quán)利要求6所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)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(zhǎng)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(quán)利要求6所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，其特征在于， 步驟S4中對(duì)所述二維倒譜域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于合成孔徑雷達(dá)SAR圖像的自適應(yīng)濾波方法，其特征在于， 步驟S5中對(duì)所述同態(tài)域斑點(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于合成孔徑雷達(dá)(SAR，Synthetic？Aperture？Radar)圖像的自適應(yīng)濾波方法，該方法包括如下步驟：對(duì)含斑點(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)依次進(jìn)行對(duì)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(diǎn)噪聲的SAR圖像數(shù)據(jù)；利用二維矩形窗函數(shù)對(duì)二維倒譜域的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；對(duì)濾波后的二維倒譜域的圖像數(shù)據(jù)依次進(jìn)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(diǎn)噪聲經(jīng)抑制的SAR圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述技術(shù)方案更有效地抑制SAR圖像的斑點(diǎn)噪聲，提高了雷達(dá)圖像的質(zhì)量。
【IPC分類】G01S7-41, G01S13-90
【公開(kāi)號(hào)】CN104569945
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410830069
【發(fā)明人】劉李娟, 李秀華, 李宏宇, 高希權(quán), 李闖
【申請(qǐng)人】北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日