专利名称：基于单时相单极化高分辨率sar图像的二次成像方法
技术领域：
本发明属于高分辨率合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)图像处理技
术领域，尤其是一种基于单时相单极化高分辨率SAR图像的二次成像方法。
背景技术：
SAR具有全天候、全天时成像能力并且能够在不同的频段、不同极化条件下得 到地物目标的高分辨率图像，为人们提供各种非常有用的信息。但是，SAR图像的分析 和处理要远比一股光学图像的分析和处理困难得多，SAR图像直接应用于民用和军事领 域的障碍是SAR图像不能像光学图像那样能直观地被理解。作为一种成像雷达，SAR 系统工作在微波波段，靠相干成像，因此，其成像机理要比传统的光学遥感成像机制复 杂得多，并且SAR图像具有特殊的辐射和几何畸变，其信息形成的机理和信息提取的方 法也和传统的光学遥感图像有很大的不同。另一方面，由于相干成像原理，SAR图像具 有相干系统所特有的相干斑干扰，从而造成图像幅度分辨率的严重下降，这使得传统的 光学图像分析和处理方法也很难对SAR图像非常有效。而且，雷达波所探测的地表纹 理结构通常都比较复杂，并且由于分辨率的限制，图像细节特征也没有光学图像那样明 显。因此，SAR图像的分析和处理技术要比一股光学图像的更难、更复杂，这也是制约 SAR系统应用的一个主要原因。将SAR图像数据和信息特征空间的信息重构成“SAR信息图像”，我们称之 为SAR图像二次成像，SAR图像二次成像使SAR图像成为可视性和可读性较好的“图 像”。能够利用机器视觉方法，进行SAR图像自动解译。目前，在SAR图像处理领域， 对SAR图像的二次成像已经在多极化干涉SAR图像和多时相单极化SAR图像上实现。由于多极化SAR图像本身就包含了多个极化通道的信息，如HH极化通道、VV 极化通道和HV极化通道(或VH极化通道)，各通道的信息不同，因此，利用不同通道 的信息就可以得到可视性和可读性较好的“图像”。Karsten等提出在两张不同时相的高分辨率SAR干涉图像上实现二次成像。一 股认为分辨率高于10米的SAR图像是高分辨率SAR图像。为了实现二次成像，他共使 用了三种特征CoV特征反应SAR图像的统计特性，用以区分SAR图像中同质和异质区 域，Am特征是SAR图像的均值，它用以区分SAR图像中粗糙和平滑的区域，Coh特征 计算了 SAR图像的干涉相位，它用以区分SAR图像中目标的散射方式。这是我们目前 所知的唯一利用多时相高分辨率SAR图像的进行二次成像的结果。但是在实际的计算中，我们通常比较难以获得同一区域不同时相的图像，因此 有必要研究如何充分利用单时相单极化高分辨率SAR图像的信息实现“二次成像”。
发明内容
本发明目的是利用单时相单极化SAR图像的信息，提供一种“二次成像”后的 图像，用于提高原始SAR图像的可视性和可读性，同时保留原始SAR图像的信息。
为实现上述目的，本发明提供一种基于单通道单极化高分辨率SAR图像的二次 成像方法，包括以下步骤步骤1，选择高分辨率SAR图像；步骤2，计算该高分辨率SAR图像中每个像素的权秩填充比特征，构成权秩填 充比特征图；步骤3，计算该高分辨率SAR图像中每个像素的灰度共生矩阵的同质性特征， 构成灰度共生矩阵的同质性特征图；步骤4，将原始高分辨率SAR图像的像素值作为二次成像图像的亮度，权秩填 充比特征图和灰度共生矩阵的逆差矩特征图分别作为蓝色和红色通道，在YCbCr颜色空 间成像。而且，步骤2中，计算高分辨率SAR图像中某像素的权秩填充比特征包括以下 步骤，步骤2.1，选择以高分辨率SAR图像中某像素(X，y)为中心的一个窗口，作为 权秩填充比特征提取的对象；步骤2.2，将步骤2.1所选择窗口内的所有像素按照像素值由大到小排序；步骤2.3，计算窗口内排序在前1^%像素的像素值总和SO;步骤2.4，计算窗口内所有像素的像素值总和S ；步骤2.5，像素(X，y)的权秩填充比特征依据公式计算权秩填充比=S0/S。而且，在步骤3中，计算高分辨率SAR图像中某像素的灰度共生矩阵的逆差矩 特征包括以下步骤，步骤3.1，选择以高分辨率SAR图中某像素(X，y)为中心的窗口为特征提取的 对象，窗口大小记为MXN;步骤3.2，计算该窗口内像素值的灰度共生矩阵，计算灰度共生矩阵的方式为，将步骤3.1所选择窗口内像素记为(u，v)，其中u和ν为窗口内像素的水平坐标 值和垂直坐标值，ue[l，M]u e [1, N], f(u，ν)为像素(u，ν)处的像素值，将窗口 内所有像素的像素值分为Ng个灰度级别；统计窗口内任意左右相邻两个像素，左边像素的像素值为i和右边像素的像素值 为j的像素对的数目，记为
权利要求
1.一种基于单通道单极化高分辨率SAR图像的二次成像方法，其特征在于，包括以 下步骤步骤1，选择高分辨率SAR图像；步骤2，计算该高分辨率SAR图像中每个像素的权秩填充比特征，构成权秩填充比 特征图；步骤3，计算该高分辨率SAR图像中每个像素的灰度共生矩阵的同质性特征，构成 灰度共生矩阵的同质性特征图；步骤4，将原始高分辨率SAR图像的像素值作为二次成像图像的亮度，权秩填充比 特征图和灰度共生矩阵的逆差矩特征图分别作为蓝色和红色通道，在YCbCr颜色空间成像。
2.如权利要求1所述的二次成像方法，其特征在于在步骤2中，计算高分辨率SAR 图像中某像素的权秩填充比特征包括以下步骤，步骤2.1，选择以高分辨率SAR图像中某像素(X，y)为中心的一个窗口，作为权秩 填充比特征提取的对象；步骤2.2，将步骤2.1所选择窗口内的所有像素按照像素值由大到小排序； 步骤2.3，计算窗口内排序在前像素的像素值总和SO ； 步骤2.4，计算窗口内所有像素的像素值总和S ；步骤2.5，像素(X，y)的权秩填充比特征依据公式计算权秩填充比=S0/S。
3.如权利要求1或2所述的二次成像方法，其特征在于在步骤3中，计算高分辨率 SAR图像中某像素的灰度共生矩阵的逆差矩特征包括以下步骤，步骤3.1，选择以高分辨率SAR图中某像素(X，y)为中心的窗口为特征提取的对 象，窗口大小记为MXN;步骤3.2，计算该窗口内像素值的灰度共生矩阵，计算灰度共生矩阵的方式为， 将步骤3.1所选择窗口内像素记为(u，v)，其中为窗口内像素的水平坐标值和 垂直坐标值，ue[l，M]u e [1, N], f(u，ν)为像素(u，ν)处的像素值，将窗口内所 有像素的像素值分为Ng个灰度级别；统计窗口内任意左右相邻两个像素，左边像素的像素值为i和右边像素的像素值为j 的像素对的数目，记为 P(i，j)，即尸M= Σ {|/(w,v) = /,/(W + l,v) = 7} ；w=l,...,Μ,v=l,...,TV"i e [1，Ng]j e [1，Ng]；直到图像中Ng个灰度级别都统计完成，得到大小为NgXNgW 灰度共生矩阵P;步骤3.3，计算灰度共生矩阵P的逆差矩特征，即像素(X，y)的灰度共生矩阵的逆差 矩特征IDM计算如下
全文摘要
本发明涉及SAR图像处理技术领域，尤其涉及一种基于单通道单极化高分辨率SAR图像类别的二次成像方法。本发明通过对高分辨率SAR图像提取权秩填充比特征和灰度共生矩阵的逆差矩特征，更详细地、准确地描述了图像内容；将原始高分辨率SAR图像的强度作为亮度，权秩填充比特征作为蓝色通道，灰度共生矩阵的逆差矩特征图作为红色通道，在YCbCr颜色空间中成像，由于输出图像以原始强度值作为亮度因此能够在成像的同时尽可能保留原始SAR图像的信息，同时权秩填充比特征和逆差矩特征的应用能够反映原始SAR图像的局部细节。本发明计算效率高，适用于高分辨率SAR图像，可有效提高单通道单极化高分辨率SAR图像的可视性和可读性。
文档编号G06T5/50GK102012511SQ20101050539
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者孙洪, 殷慧 申请人:武汉大学