基于纹理特征的SAR图像质量评估（学位论文-工学）

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1、分 类 号 ： 密 级 ：UDC ： 编 号 ：工 学 硕 士 学 位 论 文基 于 纹 理 特 征 的 SAR 图 像 质 量 评 估硕 士 研 究 生 ：刘明珠指 导 教 师 ：焦淑红 教 授学 科 、 专 业 ： 信 号 与 信 息 处 理论 文 主 审 人 ：栾晓明 教 授哈 尔 滨 工 程 大 学2013 年 03 月分 类 号 ： 密 级 ：UDC ： 编 号 ：工 学 硕 士 学 位 论 文基 于 纹 理 特 征 的 SAR 图 像 质 量 评 估硕 士 研 究 生 ：刘 明 珠指 导 教 师 ：焦 淑 红 教授学 位 级 别 ：工学硕士学 科 、 专 业 ：信 号 与 信 息

2、处 理所 在 单 位 ：信息与通信工程学院论文提交日期 ： 2013 年 03 月 04 日论文答辩日期 ： 2013 年 03 月 12 日学位授予单位 ：哈尔滨工程大学Classified Index:U.D.C:A Dissertation for the Degree of M. EngEvaluation of Quality on SAR Image Basedon Textural FeatureCandidate: Liu MingzhuSupervisor: Prof. Jiao ShuhongAcademic Degree Applied for: Master of En

3、gineeringSpecialty: Signal and Information ProcessingDate of Submission: March 04， 2013Date of Oral Examination: March 12， 2013University: Harbin Engineering University哈 尔 滨 工 程 大 学学 位 论 文 原 创 性 声 明本 人 郑 重 声 明 ： 本 论 文 的 所 有 工 作 ， 是 在 导 师 的 指 导 下 ， 由 作 者 本 人 独 立 完 成 的 。有 关 观 点 、 方 法 、 数 据 和 文 献 的 引 用

4、 已 在 文 中 指 出 ， 并 与 参 考 文 献 相 对 应 。 除 文 中 已 注明 引 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不 包 含 任 何 其 他 个 人 或 集 体 已 经 公 开 发 表 的 作 品 成 果 。 对 本 文的 研 究 做 出 重 要 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声明 的 法 律 结 果 由 本 人 承 担 。作 者 （ 签 字 ） ：日 期 ： 年 月 日哈 尔 滨 工 程 大 学学 位 论 文 授 权 使 用 声 明本 人 完 全 了 解 学 校 保 护 知 识 产 权

5、 的 有 关 规 定 ， 即 研 究 生 在 校 攻 读 学 位 期 间 论 文 工 作的 知 识 产 权 属 于 哈 尔 滨 工 程 大 学 。 哈 尔 滨 工 程 大 学 有 权 保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送交 论 文 的 复 印 件 。 本 人 允 许 哈 尔 滨 工 程 大 学 将 论 文 的 部 分 或 全 部 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进行 检 索 ， 可 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 和 汇 编 本 学 位 论 文 ， 可 以 公 布 论 文 的全 部 内 容 。 同 时 本 人 保 证 毕 业 后 结 合

6、 学 位 论 文 研 究 课 题 再 撰 写 的 论 文 一 律 注 明 作 者 第 一署 名 单 位 为 哈 尔 滨 工 程 大 学 。 涉 密 学 位 论 文 待 解 密 后 适 用 本 声 明 。本 论 文 （ 在 授 予 学 位 后 即 可 在 授 予 学 位 12 个 月 后 解 密 后 ） 由 哈 尔 滨 工程 大 学 送 交 有 关 部 门 进 行 保 存 、 汇 编 等 。作 者 （ 签 字 ） ： 导 师 （ 签 字 ） ：日 期 ： 年 月 日 年 月 日基于纹理特征的 SAR 图像质量评估摘 要在 现 代 电 子 对 抗 领 域 ， 合 成 孔 径 雷 达 （ SAR）

7、扮 演 着 极 其 重 要 的 角 色 。 在 SAR 成像 中 施 加 一 定 的 干 扰 ， 能 够 阻 碍 研 究 人 员 对 成 像 后 的 SAR 图 像 进 行 判 别 。 目 前 ， 在 对SAR 抗 干 扰 效 能 评 估 方 法 中 ， 没 有 统 一 的 标 准 来 衡 量 成 像 后 SAR 图 像 所 受 干 扰 的 程 度 ，同 时 也 限 制 了 对 SAR 抗 干 扰 技 术 的 研 究 与 发 展 。 为 此 ， 本 文 重 点 研 究 了 基 于 纹 理 特 征的 SAR 图像质量评估方法，使该客观评估结果更符合人类视觉系统的主观评估结果。本 文 主 要 完

8、成 的 工 作 包 括 ：首 先 ， 简 要 研 究 了 SAR 的 成 像 原 理 和 SAR 图 像 固 有 的 纹 理 特 征 特 点 ， 利 用 美 国Sandia 实 验 室 的 MiniSAR 系 统 的 单 视 复 数 据 ， 模 拟 了 特 定 战 情 条 件 下 ， 几 种 干 扰 方 式对 SAR 图 像 造 成 的 质 量 下 降 。 并 分 析 了 小 波 变 换 在 图 像 处 理 领 域 具 有 的 优 势 ， 为 后 文在 小 波 域 进 行 SAR 图 像 质 量 的 评 估 奠 定 了 理 论 基 础 。其 次 ， 为 了 更 好 的 使 用 MiniSAR

9、系 统 的 单 视 复 数 据 雷 达 图 像 ， 采 用 多 项 式 拟 合 的方 法 对 其 进 行 了 由 于 成 像 过 程 中 光 照 不 均 引 起 的 亮 度 不 均 匀 的 亮 度 调 整 。 并 针 对 SAR图 像 在 成 像 中 产 生 的 相 干 斑 噪 声 ， 进 行 了 去 除 与 抑 制 ， 研 究 了 一 种 将 自 适 应 权 重 与 自 适应 窗 口 相 结 合 的 Lee 滤 波 方 法 ， 通 过 实 验 证 明 该 方 法 既 适 用 于 灰 度 均 匀 的 场 景 ， 也 同 样适 用 于 灰 度 起 伏 较 大 的 地 物 场 景 。 随 后 重

10、点 讨 论 了 目 前 传 统 的 几 种 评 估 方 法 ， 分 别 为 主观 评 估 方 法 、 等 效 视 数 、 均 方 误 差 、 欧 氏 距 离 、 相 关 系 数 、 信 息 熵 、 结 构 相 似 度 几 种 方法 ， 通 过 实 验 仿 真 ， 证 明 了 只 有 结 构 相 似 度 方 法 所 得 结 果 符 合 客 观 事 实 ， 而 其 他 几 种 方法 都 有 一 定 的 缺 陷 性 与 局 限 性 。 但 也 注 意 到 结 构 相 似 度 的 方 法 缺 乏 对 图 像 纹 理 特 征 的 描述 ， 有 必 要 对 结 构 相 似 度 的 方 法 进 行 改 进

11、研 究 。再 次 ， 利 用 SAR 图 像 固 有 的 纹 理 特 征 ， 深 入 分 析 了 角 二 阶 矩 、 逆 差 矩 、 对 比 度 三种 二 阶 矩 在 SAR 图 像 处 理 中 具 有 的 优 缺 点 ， 采 用 滑 窗 分 块 的 方 法 完 成 了 改 进 的 结 构 相似 度 （ TSSIM） 的 SAR 图 像 评 估 计 算 。 通 过 实 验 证 明 ， 对 比 度 纹 理 特 征 的 结 构 相 似 度（ CSSIM） 对 SAR 图像受干扰后的质量评估更为准确。结合小波变换在图像处理领域具 有 的 优 势 ， 采 用 对 比 敏 感 函 数 （ CSF） 与

12、人 类 视 觉 系 统 （ HVS） 的 一 致 性 特 征 ， 提 出了 小 波 域 视 觉 加 权 的 纹 理 特 征 的 SAR 图 像 质 量 评 估 方 法 ， 包 括 小 波 域 纹 理 特 征 视 觉 加权 结 构 相 似 度 的 方 法 （ CTWVS） 和 小 波 域 纹 理 特 征 视 觉 加 权 相 关 性 的 方 法 （ CTWVR） 。为了本文研究的需要，又提出了一种小波域低频方向修正结构相似度的方法（W LS） ，该 方 法 对 SAR 图 像 质 量 的 评 估 具 有 一 定 的 优 势 。 通 过 实 验 证 明 ， 本 文 提 出 的 几 种 方 法 ，都

13、能 在 一 定 程 度 上 反 映 SAR 图 像 受 干 扰 后 的 图 像 质 量 ， 但 是 它 们 也 具 有 一 定 的 缺 点 ，哈尔滨工程大学硕士学位论文不 能 完 全 适 用 于 所 有 干 扰 类 型 的 图 像 。最 后 ， 提 出 了 组 合 多 种 质 量 评 估 算 法 的 方 法 ， 针 对 各 种 方 法 具 有 的 优 缺 点 与 适 用 性 ，选 择 不 同 的 权 重 系 数 ， 实 现 与 人 类 视 觉 系 统 主 观 评 估 结 果 一 致 的 SAR 图 像 质 量 评 估 。关 键 词 ： SAR 图像；质量评估；纹理特征；改进的结构相似度；视觉加

14、权基于纹理特征的 SAR 图像质量评估ABSTRACTSynthetic aperture radar (SAR) plays an extremely important role in the field of modernelectronic countermeasures. Some jamming applied in the SAR imaging process, which canhinder researchers to distinguish the SAR images. Currently, there is no uniform standard tomeasure

15、the degree of interference suffered imaging, which to some extent limits the SARanti-jamming technology research and development. Therefore, this paper mainly studies theSAR image quality assessment method based on textural feature, makes the objectiveassessment results more accord with the subjecti

16、ve assessment of human visual system. Thispaper mainly completed work as follows:First of all, this paper studies the SAR imaging principle and SAR image inherenttextural feature. Using the single visual complex data of the United States Sandia laboratoryMiniSAR system, simulate the decline in quality caused several interference on SAR imagesunder conditions of specific war intelligence. The