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1、-范文最新推荐-1 / 15SAR 图像相干斑抑制算法研究 +文献综述合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）是一种高分辨率的成像雷达，具有全天候、全天时的工作能力，在军事应用和国民经济的各个领域中表现出巨大的潜力和应用前景。由于 SAR 图像存在着显著的相干斑噪声，减弱了 SAR 系统对目标的分辨能力，极大地降低了传统的边缘检测、图像分割、目标分类等信息扩展技术的有效性，增加了 SAR 图像的解译工作的难度，因此必须对相干斑进行抑制。 一个理想的去斑算法应该在平滑的同时保持图像的边缘等细节不受损失，目前存在各种各样的算法，但没有一种方法能够完美的满足这一要求
2、。 本文首先简要介绍了研究相干斑抑制算法的目的和意义、目前的研究状况，以及本文的主要工作。然后讨论了相干斑的形成原理，分析了其统计特性，研究了相干斑的噪声模型。介绍了目前常用的几种相干斑抑制算法，详细分析了算法原理并初步评价了其优缺点，重点对其中的几何滤波算法作了改进。最后，建立了一系列的图像质量评估指标，通过对真实 SAR 图像进行处理，对上述几种算法的优劣作了定量的分析和比较，最终对这些算法的效果和优缺点作了较为客观的评价。本文还利用 Visual C+编程实现相干斑抑制算法，并将滤波算法模块化，可以在实际应用中方便使用这些滤波算法。8338关键词合成孔径雷达；相干斑抑制；空域滤波；马尔可
3、夫随机场 TitleSpeckle smoothing algorithm for SAR imagesAbstractSynthetic Aperture Radar (SAR) is a high- resolution imaging radar, It can work underany weather at any time and has shown great potential and prospects in militaryapplications and allareas of the national economy. As the -范文最新推荐-3 / 15sign
4、ificant speckle noise in 1.3 国内外相干斑抑制算法研究现状 41.4SAR 图像相干斑抑制算法分类. 51.5 论文结构安排 72SAR 图像简介 82.1SAR 图像的成像原理. 82.1.1 距离向分辨率： . 92.1.2 方位向分辨率： 112.2SAR 图像基本特性. 122.2.1SAR 图像固有特征现象. 132.2.2SAR 图像所反映的目标地域散射特征 . 132.3 本章小结 143SAR 图像相干斑 153.1SAR 图像相干斑的形成机理. 153.2SAR 图像相干斑的噪声模型. 173.3 本章小结 184 经典的 SAR 图像去斑算法 2
5、04.1 概述 204.2 传统滤波方法 214.2.1 均值滤波. 214.2.2 中值滤波. 24-范文最新推荐-5 / 154.3 基于局域统计的自适应空域滤波算法 264.3.1 自适应滤波原理 . 274.3.2Lee 滤波算法及其增强算法. 274.3.3Kuan 滤波算法及其增强算法 334.3.4Frost 滤波算法及其增强算法. 374.3.5MAP 算法及其增强算法 414.3.6Sigma 滤波 . 454.4 空域滤波算法的特点 494.5 空域滤波器的改进算法 504.5.1 增强的滤波器 . 51 4.5.2MHR 滤波算法 524.5.3EPOS 滤波算法. 53
6、4.6 本章小结 625 基于图像域马尔可夫（MRF）随机场的去斑算法. 645.1 概述 645.2 基于 SPMRF 模型的 SAR 图像去斑. 655.2.1MMRF 和 GMRF 的模型分析 655.2.2SPMRF 模型 665.2.3 参数估计. 675.3 本章小结 73 -范文最新推荐-7 / 15图 5.3 不同温度下负指数函数曲线. 69图 5.4 真实 SAR 图像局部切片. 69图 5.5SPMRF 算法去斑效果图 . 731 绪论1.1 合成孔径雷达（SAR）简介合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）是一种高分辨率利用微波进行感知的主
7、动传感器，也是微波遥感设备中发展最迅速和最有成效的传感器之一。传感器向地面发射能量波束并接收散射信号进行探测，而不依赖太阳的辐射能量；同时微波具有可以穿透云层、大气烟雾等特点。不同波段、不同极化、不同体制的 SAR 系统的出现，使得人们不仅可以灵活地全方位地实现对地观测，而且可以实现干涉测量（InSAR） 、地面运动目标（GMTI） 、隐蔽目标探测等多种功能。1.1.1 合成孔径雷达的技术特点：（1） 具有全天候、全天时的工作能力微波能穿透云雾并在一定程度上也能穿透雨区，具有全天候工作能力。合成孔径雷达是一种主动微波遥感系统，雷达天线发射探测用的微波并接收地物目标的回波，而不依赖于太阳的辐射和
8、地物目标的辐射来成像，因此雷达遥感可以昼夜工作，具有-范文最新推荐-9 / 15全天时的特点。（2） 包括多种散射信息微观研究结果表明，可见光的产生来源于物质外层电子的激励。红外线的产生是由于物质的分子振动和晶格振动。微波的产生则是由于物质的分子旋转和反转、电子自转与磁场之间的相互作用而引起。由此说明雷达遥感图像的成像机理与光学遥感图像的成像机理有着本质上的不同。（3） 雷达波对地物具有一定的穿透能力能够穿透天然植被、人工伪装和地表层一定深度的土壤，为揭露军事目标和设施 坦克雷场的探测。（3）特种应用—— 强杂波背景下的目标识别，低空与超低空目标的探测与跟踪，精密测向与
9、测高，隐形目标散射特性的静态和动态测量等。1.2SAR 图像相干斑抑制算法研究的背景与意义合成孔径雷达（SAR）是一种工作在微波波段的相干成像雷达，对于 SAR 系统来说，分辨单元总是比发射信号的波长大得多，对分布目标而言每个分辨单元都可以看作由许多尺寸与波长相近的散射体组成，这一单元的总回波是各散射体回波的矢量叠加。由于采用相干微波源进行照射，所以各散射点-范文最新推荐-11 / 15的回波是相干叠加的，造成合成矢量的振幅和相位都有一定的起伏，而且其幅度和相位与回波的方向有很大关系。这样，当相干电磁波照射实际目标时，其散射回来的总回波并不完全由地物目标的散射系数决定，而是围绕这些系数值有很大
10、的随机起伏，使SAR 对目标散射系数的测量产生很大偏差，使最终得到的图像出现相干斑。形象的讲，SAR 图像上原本具有常数后向散射系数的均匀同质区域的灰度并不均匀，而是围绕着某一均值有随机起伏，造成象素间出现亮度变化，形成相干斑。由于相干成像的固有特点，SAR 图像中不可避免地存在相干斑。SAR 图像中的相干斑虽然可以提供少量的有用信息；但是它更像噪声，严重阻碍了 SAR 的应用，主要体现在如下三方面：（1） 合成孔径雷达图像的目视解译斑点的存在阻碍人们对地物的精细结构的判读，主要是一些人工建筑物等。要进行地物的精细结构的判读，必须进行合适斑点滤波。（2） 合成孔径雷达图像的机器解译随着计算机技
11、术的发展，遥感图像的机器解译逐渐代替人工解译。山于人类的眼 时平滑不当，会导致图像本身的细节如边界轮廓、-范文最新推荐-13 / 15线条等变得模糊不清，从而使图像降质。因此 SAR 图像的相干斑抑制算法一般是在相干斑去除(辐射分辨率)与细节保留(空间分辨率) 之间做的折衷，如何综合这两个方面较好效果是 SAR 图像相干斑去噪研究的主要内容。1.3 国内外相干斑抑制算法研究现状为了减少斑点噪声，早期的方法是在 SAR 成像处理中，通过降低处理器带宽（方位向或距离向）形成多视子图像，然后对多视子图像进行非相干叠加来降低斑点噪声。这种非相干叠加的方法称为多视平滑处理，简称多视处理。这种方法实现起来
12、比较简单，而且不用考虑斑点噪声的任何统计特性。但是，多视处理中图像辐射分辨率的提高是以牺牲星载 SAR 图像的空间分辨率为代价的，随着子视数目的增加，会明显地破坏图像中的边缘细节特性，这与空间高分辨率的要求相互矛盾。随着数字图像处理技术的发展，国际上出现了一些空域滤波算法，并被用于星载SAR 图像的斑点抑制。空域滤波技术中，局域自适应滤波是一个重要的概念，即在图像上取一个滑动窗口，以窗口内的所有像素作为滤波器的输入，进行滤波处理得到窗口中心像素的滤波值，这对当前滤波像素(窗口中心像素)的局域是自适应的。局域自适应滤波算法基本上可以分为两类：一类是不使用斑点噪声统计特性的方法，如均值滤-范文最新推荐-15 / 15波、中值滤波和顺序统计量法。均值滤波和中值滤波分别将滑动窗口内像素的均值、中值作为窗口中心像素的滤波值。顺序统计量法则充分利用了信号样本之间的相关信息，以非线性排序和线性加权组合两步过程完成滤波操作。另一类是基于 SAR 图像局
