Sar图像对比度自适应调整的方法
【专利摘要】本发明提供了一种SAR图像对比度白适应调整的方法。该方法包括：计算原始SAR图像的一次积分图像和二次积分图像；以及对原始SAR图像的每个像素，根据图像中每个像素周围邻域的区域像素值计算局部区域图像的统计分布参数，进而计算其灰度调整值，完成SAR图像对比度的白适应调节。本发明能够很好地符合SAR图像本身的统计特性。
【专利说明】SAR图像对比度自适应调整的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达【技术领域】，尤其涉及一种SAR图像对比度自适应调整的方法。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达（SAR)图像是微波遥感图像，它是地物对主动发射无线电波后向散 射程度的反映。不同于一般的光学图像，获取的原始SAR图像常常表现为对比度差、视觉效 果模糊和场景中少数亮点突出显示等不足，严重影响了SAR图像的可视化应用和图像判读 分析。因此需要通过调整SAR图像对比度来增强视觉效果，以利于后续的SAR图像解译和 应用，使得调整SAR图像对比度成为SAR图像处理和应用中的一个重要环节。SAR图像对比 度调整不是以图像保真度为原则，而是通过图像处理，突出有用的信息，抑制无用信息，以 提高图像的使用价值，增强SAR图像的可视化判渎和解疑效果。
[0003] 图像对比度调整处理技术一直是图像处理领域非常重要的基本处理技术，它利用 各种数学方法和变换手段提高图像中的对比度和清晰度，可以将原本模糊不清甚至根本无 法分辨的原始图片处理成清楚、明晰的含有大量有用信息的可使用图像，从而突出人或其 它接收系统所感兴趣的部分。但是总体来看，国内外文献对SAR图像灰度增强显示的理论 和算法介绍很少，目前主要的方法还是通过采用光学图像的灰度调整方法来显示SAR图 像，例如王晓军（王晓军、孙洪、黄培荣、管鲍，基于直方图形态的SAR图像灰度变换性能评 估，系统工程与电子技术，2004年10月，28卷10期：1332?1338)对线性灰度变换方法、 分段线性灰度变换方法、常规变换灰度变换方法、对数灰度变换方法、灰度均衡变换方法、 根号灰度变换方法、基于辐射度统计多分辨率分析的灰度变换方法等7种SAR图像灰度变 换方法进行了性能评价，经真实SAR图像检验，表明基于辐射度统计多分辨率分析的灰度 变换方法性能最优。而实际上SAR图像的直方图并不像光学图像那样符合高斯分布模型， 因此传统的光学图像调整方法得到的显示效果不佳。目前最可靠和常用的方法还是人工 调整直方图的方法，由于需要人工交互执行，不同的场景需要不断调整直方图参数，因此显 示效率很低，也不能自动化的实时完成。周广益（周广益、钟华、杨健，基于负指数变换和 Mean-shift算法的SAR图像可视化方法，《清华大学学报（自然科学版）》2011年07期） 提出了基于负指数变换和Mean-shift算法的SAR图像可视化方法，首先用参数化的方法对 SAR图像数据进行负指数变换，然后用Mean-shift算法估计变换后图像直方图分布的众数 调整变换参数，最后对原SAR图像重新进行变换。该方法是对SAR图像进行整体变换处理， 局部适应性不佳，而且需要调整的参数较多。
[0004] 可见，现有的技术调整SAR图像对比度的方法绝大多数都是采样了光学图像的变 换方法，很少考虑SAR图像本身的统计特性，一般需要人工交互，实时性和场景适应性都较 差，很难自动化完成。即使考虑SAR图像的特点，也仅仅采用了整体的负指数变换的方法， 由于调整的参数较多，灵活性差，而且需要采用Mean-shift算法估计变换后图像直方图的 几个分布参数，计算效率低，实时性不好。
【发明内容】
[0005] (一）要解决的技术问题
[0006] 鉴于上述技术问题，本发明利用SAR图像本身所具有的统计特性，提供了一种SAR 图像对比度自适应调整的方法。
[0007] (二）技术方案
[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种SAR图像对比度自适应调整的方法。该方法 包括：步骤A，计算原始SAR图像I的一次积分图像I2和二次积分图像以及步骤B，对 原始SAR图像的每个像素，按照以下步骤计算其灰度调整值Pmw，完成SAR图像对比度的自 适应调节。其中，步骤B包括：子步骤B1，以当前像素为中心提取四个角点分别为A、B、C、D 的方形邻域窗口，并利用一次积分图像I2和二次积分图像4中该四个角点的灰度值，计算 该方形邻域窗口内像素的平均值Ux和方差。x ;子步骤B2,利用所述方形邻域窗口内像素 的平均值和方差计算该方形邻域窗口所对应的最大灰度调整变换值；以及子步骤B3,由该 方形邻域窗口所对应的最大灰度调整变换值计算当前像素的灰度调整值PM。
[0009] (三）有益效果
[0010] 从上述技术方案可以看出，本发明SAR图像对比度自适应调整的方法具有以下有 益效果：
[0011] (1)自动地根据图像中每个像素周围邻域的区域像素值计算局部区域图像的统计 分布参数，能够很好地符合SAR图像本身的统计特性；
[0012] (2)对每个像素都是基于局部区域窗口的统计分布参数，逐一进行灰度值的调整， 能够较好地显示当前像素和周围的对比关系，对场景有很好适应性；
[0013] (3)在计算图像局部区域窗口统计特性时应用了积分图像的快速计算方法，计算 效率大幅提_，可以_效完成，实时性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为根据本发明实施例SAR图像对比度自适应调整方法的流程图；
[0015] 图2为图1所示方法步骤B中正方形邻域窗口的示意图；
[0016] 图3A为对比度调整之前的原始SAR图像；
[0017] 图3B为利用图1所示方法对图3B进行对比度调整处理后的效果图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员 所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等 于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0019] 本发明充分考虑了SAR图像本身具有统计的特性，可以快速而自适应地实现SAR 图像的对比度调整。
[0020] 在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种SAR图像对比度自适应调整的方 法。图1为根据本发明实施例SAR图像对比度自适应调整方法的流程图。如图1所示，本 实施例SAR图像对比度自适应调整的方法包括：
[0021] 步骤A，计算原始SAR图像I的一次积分图像I1;和二次积分图像/￡ ;
[0022] 其中，一次积分图像I2和二次积分图像均与原始SAR图像I具有同样大小的灰 度图像，一次积分图像I2中某一个位置的灰度值是根据原始SAR图像对应位置与左上角位 置构成矩形邻域窗口的像素求和而得到，用公式来表示，一次积分图像I2和二次积分图像 中坐标为（x，y)位置处的灰度值用公式表示是：
[0023]
【权利要求】
1. 一种SAR图像对比度自适应调整的方法，其特征在于，包括： 步骤A，计算原始SAR图像I的一次积分图像IΣ和二次积分图像Zg;以及 步骤Β，对原始SAR图像的每个像素，按照以下步骤计算其灰度调整值Pmw，完成SAR图 像对比度的自适应调节，包括： 子步骤Β1，以当前像素为中心提取四个角点分别为A、B、C、D的方形邻域窗口，并利用 一次积分图像ΙΣ和二次积分图像#中该四个角点的灰度值，计算该方形邻域窗口内像素 的平均值μχ和方差〇χ ; 子步骤Β2,利用所述方形邻域窗口内像素的平均值μχ和方差Ox计算该方形邻域窗 口所对应的最大灰度调整变换值；以及 子步骤B3,由该方形邻域窗口所对应的最大灰度调整变换值计算当前像素的灰度调整 值P-。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子步骤B2中，按照以下公式计算方形 邻域窗口所对应的最大灰度调整变换值：
其中，k取0.01至0. 10之间的数值。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子步骤B2中，按照以下公式当前像素 的灰度调整值Pnrat:
其中，Pw为当前像素在原始SAR图像中灰度值，K为当前图像显示设备能够显示的最 大灰度值。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于： 对于8位显示的图像显示设备，K取255 ; 对于16位显示的图像显示设备，K取65536。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述子步骤Bl中，所述方形 邻域窗口为正方形或长方形的邻域窗口。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述子步骤Bl中，按照以下公式计算方形 邻域窗口内像素的平均值μx和方差σχ :
其中：
N为方形邻域窗口图像内的像素总数，IA，IB，Ic，Id分别为一次积分图像ΙΣ中位置为A、B、C、D处的灰度值；IA2,IB2,Ic2,Id2分别为二次积分图像€中位置为A、B、C、D处的灰度 值。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述子步骤Bl中，所述方形邻域窗口的宽 度和高度取大于等于51的奇数数值。
8. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，按照以下公 式计算一次积分图像ΙΣ和二次积分图像€中坐标为（X，y)位置处的灰度值：
其中，I(i，j)为原始SAR图像I中横坐标方向的坐标序号为i，纵坐标方向序号为j处 的像素的灰度值，IΣ (X，y)、/f(X,J.+'）分别为一次积分图像ΙΣ和二次积分图像4中（X，y) 处像素的灰度值。
【文档编号】G06T5/00GK104318530SQ201410573377
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】尤红建, 刘方坚 申请人:中国科学院电子学研究所