Cauchy pdf modelling and its application to SAR image despeckling

Synthetic aperture radar （SAR） imagery is a kind of coherent system that produces a random pattern, named speckle, which degrades the merit of SAR images and affects their further application seriously. Therefore, how to restore SAR image from the speckle has become a necessary step in post-processing of image. A new despeckling method is putforth on the basis of wavelet. First, a new approach on the basis of ＂second kind statistics＂ is used to estimate the dispersion parameter of the Cauchy distribution. Then, this Cauchy prior is applied to model the distribution of the wavelet coefficients for the log-transformed reflectance of SAR image. Based on the above ideas, a new homomorphic wavelet-based maximum a posterior （MAP） despeckling method is proposed. Finally, the simulated speckled image and the real SAR image are used to verify our proposed method and the results show that it outperforms the other methods in terms of the speckle reduction and the feature retention.     

基于非局部分类处理的SAR图像降斑

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像不同内容间的统计特性差距较大以及采用非局部降斑方法处理SAR图像时会产生图像细节丢失及伪影等现象,提出了一种基于非局部分类处理的SAR图像降斑方法。首先对相似块方差系数的均值采用阈值比较的方法将图像分为同质区和异质区,在寻找目标块对应的相似块时,根据图像块中心像素点所属的类别选择合适的参数进行块匹配,并在获得相似块后分别使用加权平均的方法处理同质区目标块和3D变换域硬阈值收缩方法处理异质区目标块。该方法不仅能在块匹配过程中选择不同的块尺寸和搜索范围以提高块匹配的精度,而且使用不同方法处理同质区和异质区时能够在图像降斑与细节保持的权衡中达到更好的平衡。实验结果表明,该方法充分利用同质区和异质区的特点,结合不同的方法进行分类处理可有效提高图像降斑性能,在SAR图像降斑性能指标和视觉效果方面均达到了较高水平。     

SAR image despeckling based on edge detection and nonsubsampled second generation bandelets

To preserve the sharp features and details of the synthetic aperture radar (SAR) image effectively when despeckling, a despeckling algorithm with edge detection in nonsubsampled second generation bandelet transform (NSBT) domain is proposed. First, the Canny operator is utilized to detect and remove edges from the SAR image. Then the NSBT which has an optimal approximation to the edges of images and a hard thresholding rule are used to approximate the details while despeckling the edge-removed image. Finally, the removed edges are added to the reconstructed image. As the edges are detected and protected, and the NSBT is used, the proposed algorithm reaches the state-of-the-art effect which realizes both despeckling and preserving edges and details simultaneously. Experimental results show that both the subjective visual effect and the mainly objective performance indexes of the proposed algorithm outperform that of both Bayesian wavelet shrinkage with edge detection and Bayesian least square-Ganssian scale mixture (BLS-GSM).     

基于梯度分组的NL-means改进型SAR图像降噪算法

非局部平均降噪（non-local means, NL-means）算法是近期提出的针对高斯噪声的降噪算法,能够有效地保持图像纹理,但是其计算量庞大,而且要求噪声符合高斯分布,这限制了其在合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像上的应用。利用梯度分组的相似点匹配算法对NL-means算法进行改进,在降低计算量的同时进一步提高降噪质量。针对SAR乘性噪声特点,引入同态变换处理使改进后的算法能够适用于SAR图像降噪。通过仿真实验对本算法进行验证,降噪处理的峰值信噪比比同类算法平均提高3 dB,执行速度比NL-means约提高了3倍。     

基于自适应非局部均值的SAR图像相干斑抑制

针对在利用非局部均值方法对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像降斑时,存在的图像块相似性度量不准确、鲁棒性不高等问题,提出了一种基于自适应非局部均值的SAR图像相干斑抑制方法。首先,定义平滑度以刻画图像不同区域的纹理复杂程度,并设计自适应匹配函数,自适应地确定图像块和搜索窗口的大小,以提高块相似性度量的准确性,并在此基础上提出了自适应非局部均值算法框架。然后,利用Gabor滤波器对图像块的相似性进行度量,以增强块相似性度量的鲁棒性,并以所提框架为依据,设计了基于Gabor滤波器的自适应非局部均值算法。实验结果表明,所提算法不仅能够有效去除相干斑噪声,而且较好地保持了图像的纹理、边缘、点目标等信息,为后期SAR图像的理解与解译奠定了良好的基础。     

基于改进相关邻域模型的SAR图像RCS重构

提出了一种基于改进相关邻域模型的SAR图像RCS重构滤波器,特别对高分辨率的SAR图像具有很好的去斑效果。本算法虽然是一种RCS重构算法,但是通过采用非线性积累的方法,可明确地把图像划分为阴影、背景和目标区,直接达到SAR图像目标检测的结果。本算法在平滑图像的同时,克服了多视平滑降低图像分辨率的固有缺陷,并且能较好地保持图像的边缘信息,能极大地提高后续SAR图像解释的效率。     

基于非凸加权范数约束的SAR图像降斑

结合相似图像块具有低秩的特性提出了一种非凸加权范数约束(non-convex weighted norm constrain, NWNC)的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像降斑方法。首先对每个目标块寻找相似图像块构建相似图像块集合;然后对相似图像块集合的系数矩阵进行NWNC;再利用广义阈值收缩法估计系数矩阵;最后对系数矩阵进行反变换重构出降斑图像。实验结果表明,该方法不仅有效地解决了传统低秩核范数约束不足的问题,而且通过NWNC和广义阈值收缩估计系数使得系数估计更加精确,表现在抑制斑点噪声的同时可以很好地保护图像的纹理细节。     

基于聚类字典学习和稀疏表示的SAR图像抑斑方法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像相干斑抑制问题,提出一种基于聚类字典学习和稀疏表示的SAR图像抑斑方法。本方法以相干斑噪声的非对数加性模型为基础,通过改进相似度测度的K-means聚类和主成分分析方法进行字典学习,克服了相干斑噪声非高斯性带来的影响,形成具有结构性聚类的字典原子;在稀疏分解方面,通过引入方差稳定因子,建立了适用于抑制SAR相干斑噪声的稀疏表示模型,并通过交替迭代算法进行代价方程求解;同时算法还增加了点目标保护措施,避免了对图像点目标“过滤波”。通过卫星、无人机SAR图像的抑斑实验证明,相比经典的SAR图像抑斑方法,所提的方法在抑斑的视觉效果上和客观评价指标上都有较大的提升。     

一种改进的基于SVM的SAR目标及阴影图像分割方法

提出了一种基于支持向量机(support vector machine, SVM)的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标及阴影图像的改进分割方法。利用分类的思想对SAR图像进行分割,其中分类器是通过循环不断更新训练样本的方式完成训练,循环次数由计算相邻两次分割图像熵的差值来控制。用DARPA (defense advanced research project agency)和Sandia实验室提供的实测数据进行分割实验。结果表明,所提算法得到的分类器性能更加优越,同时能够减少初始分割中阈值的选取对分类器性能的影响,有效地提高了SAR目标及阴影图像的分割质量。     

小波域局部贝叶斯阈值的SAR图像斑点抑制算法

提出了一种抑制SAR图像斑点噪声的小波域贝叶斯软阈值方法。该算法不同于有偏的去除乘性噪声的同态滤波算法,而是将噪声转化为局部平稳的加性白噪声。在非下采样小波子带上,视数给定时该算法可以简洁有效地估计局部加性噪声方差。在实验中,该算法同Kuan,Lee和Argenti等算法作了比较,结果表明,在常用性能指标上所提算法优于其它算法。     

SAR image denoising based on wavelet-fractal analysis

Wavelet-fractal based SAR （synthetic aperture radar） image processing is one of the advanced technologies in image processing. The main concept of analysis is that after wavelet transformation, multifractal spectrum of the signal is different from that of noise. This difference is used to alleviate the noise produced by SAR image.The method to denoise SAR image using the process based on wavelet-fractai analysis is discussed in detail. Essentially, the present method focuses on adjusting the Hoelder exponent α of multifractal spectrum. After simulation, α should be adjusted to 1.72-1.73. The more the value of α exceeds 1.73, the less distinctive the edges of SAR image become. According to the authors denoising is optimal at α=1.72-1.73. In other words, when α =1.72-1.73, a smooth and denoised SAR image is produced.     

基于区域分割的NSCT域SAR与全色图像融合算法

提出了一种基于多阈值分割和无下采样Contourlet变换(nonsubsampled Contourlet transform, NSCT)的SAR与全色图像融合算法。首先对降斑SAR图像作多阈值分割,并定义了区域均值比量测算子将SAR图像进行区域划分;然后采用NSCT对降斑SAR图像和全色图像进行多尺度、多方向分解,分解后的低频部分根据区域均值比量测算子进行区域融合,高频部分则采用区域与窗口邻域相结合的融合策略;最后对融合系数进行重构得到融合图像。实验结果表明,该算法的融合图像既可保持全色图像的空间分辨率,又可有效获取SAR图像的目标信息,融合效果优于小波变换法以及基于像素的NSCT法。     

基于模糊综合评判的车辆目标SAR仿真图像评估方法

为了验证理论建模计算合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)仿真图像的准确性,给出基于层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)、模糊综合评判(fuzzy comprehensive evaluation,FCE)、图像特征与Fisher可分性及目标识别等知识综合的车辆目标SAR仿真图像评估方法。首先确定五级评语集{优秀,良好,中等,较差,很差},然后根据AHP构建评估因素集,分别利用Fisher可分性判据和目标识别率确定二级FCE的两层权重向量,再依据图像相似度评价标准区间构建模糊隶属函数,最后将权重向量和模糊关系矩阵合成计算出仿真和实测图像的FCE结果,即模糊向量,对模糊向量按照最大隶属原则给出评价结果。通过对车辆目标的仿真与实测SAR图像进行比对分析结果显示,该方法可以准确客观地反映出SAR仿真与实测图像之间的相似程度。     

基于SPGA算法的低频超宽带 SAR运动补偿方法

对已经初步聚焦的低频超宽带(ultra wideband, UWB)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像进行基于图像域的相位误差补偿,可进一步提高图像聚焦质量。依据UWB SAR运动误差模型,提出了基于条带式相位梯度自聚焦（strip phase gradient autofocus, SPGA）算法的相位误差补偿方法。该方法有效地补偿大合成孔径、宽测绘带低频UWB SAR图像中的二维空变相位误差。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

An Information Theory Approach to the Data Compression and Imaging System for Synthetic Aperture Radar （SAR）

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基于改进ResNet网络的复数SAR图像舰船目标识别方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)采用微波相干成像, 因此SAR图像本质上是复数的。传统基于神经网络的SAR图像目标识别方法, 通常只处理SAR图像的幅度信息, 无法有效利用SAR图像特有的复数信息。本文面向SAR图像中的舰船目标识别应用, 从SAR图像的本质出发, 首先通过组合SAR图像的实部、虚部和幅度三通道信息, 隐式地提供了输入数据的复数信息表示; 然后在ResNet18网络及其结构基础上引入通道注意力机制, 使网络能自适应学习实部、虚部和幅度三通道之间包含的复数信息; 最后引入标签平滑正则化, 解决因复数数据集样本较少出现的过拟合现象。基于OpenSARShip数据集的实验结果表明, 所提方法可以较好利用SAR图像本身的复数信息, 在一定程度上提升了基于深度神经网络的舰船目标识别效果。     

基于SNIC的双时相SAR图像超像素协同分割算法

针对面向区域的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像变化检测方法中存在的双时相图像边缘和空间对应关系不一致的问题, 提出了一种基于简单非迭代聚类(simple non-iterative clustering, SNIC)的双时相SAR图像超像素协同分割算法。首先, 构造一幅包含双时相SAR图像特征的融合图像, 计算待处理像素点到聚类中心的像素强度相似度和空间距离相似度。其次, 采用一种高效的多尺度弱边缘检测算法, 对双时相SAR图像分别进行边缘检测并融合边缘检测结果。最后, 将像素强度相似度、空间距离相似度和边缘信息进行加权以替代原始SNIC算法中的距离测度, 实现对SAR融合图像的超像素分割, 得到与双时相SAR图像中真实地物边缘均贴合的协同分割结果。基于一组仿真和一组实测双时相SAR图像的超像素协同分割实验结果表明, 该算法的边缘贴合率、欠分割误差和可达分割准确率均优于其他7种经典方法。     

Application of wavelet support vector regression on SAR data de-noising

A new filtering method for SAR data de-noising using wavelet support vector regression (WSVR) is developed.On the basis of the grey scale distribution character of SAR imagery,the logarithmic SAR image as a noise polluted signal is taken and the noise model assumption in logarithmic domain with Gaussian noise and impact noise is proposed.Based on the better performance of support vector regression (SVR) for complex signal approximation and the wavelet for signal detail expression,the wavelet kernel function is chosen as support vector kernel function.Then the logarithmic SAR image is regressed with WSVR.Furthermore the regression distance is used as a judgment index of the noise type.According to the judgment of noise type every pixel can be adaptively de-noised with different filters.Through an approximation experiment for a one-dimensional complex signal,the feasibility of SAR data regression based on WSVR is confirmed.Afterward the SAR image is treated as a two-dimensional continuous signal and filtered by an SVR with wavelet kernel function.The results show that the method proposed here reduces the radar speckle noise effectively while maintaining edge features and details well.     

基于树型小波和灰度共生矩阵的SAR图像分类

SAR图像包含有相干斑噪声 ,传统的方法不能很好地对SAR图像进行分类。为了能对SAR进行精确分类 ,将图像的灰度和纹理特征 ,空域和频域特征相结合 ,提出了一种新的SAR图像分类方法。该方法采用由树型小波中频纹理能量特征、灰度共生矩阵特征、树型小波滤波后的灰度组成的特征矢量对SAR图像进行分类。实验结果分析表明 ,该方法是一种有效的SAR图像分类方法。     

基于改进矢量量化的SAR图像压缩算法

由于SAR图像像素之间相关性比较弱,考虑到矢量量化在信源弱相关的条件下,也能取得比较好的压缩效果,将矢量量化用于SAR图像压缩中。同时,针对SAR图像纹理丰富,容易受到斑点噪声影响的特点,改进算法将区域整体图像信息从量化空间中分离出来,而且删除了每次聚类后含有最少矢量的胞腔。该算法有效的减少了量化空间大小,使生成码字分布更加合理。实验结果表明,矢量量化对于SAR图像压缩是有效的,并且,改进算法提高了图像整体压缩效果,较好的保留了点线面目标,同时在斑点噪声抑制方面做出了有益的工作。