基于距离向分块与卡尔曼滤波的SAR图像扇贝抑制方法

本发明实施例涉及图像处理，特别涉及一种基于距离向分块与卡尔曼滤波的sar图像扇贝抑制方法。

背景技术：

1、扫描合成孔径雷达(scanning synthetic aperture radar,scansar)是星载合成孔径雷达(sar)技术发展的重要方向，其宽幅的测绘能力有利于缩短全球观测周期和对变化较快的大规模地表现象进行监测，已得到广泛的应用。在一个合成孔径时间内，scansar沿距离向多次扫描并接收多个子带数据，从而可以获得数倍于传统条带sar的测绘带宽，极大地扩展了对地观测能力。

2、虽然scansar具备宽幅的测绘带宽，但也正是其特殊的不连续工作模式，导致图像中产生沿方位向周期性变化的细密条纹，这种辐射不均匀现象称为扇贝效应。扇贝效应不但会严重影响图像的视觉效果，还可能干扰图像判读，妨碍特征提取和图像拼接等后期处理的进行，对实际应用造成困难。

技术实现思路

1、为有效抑制scansar技术所得sar图像中的扇贝效应，提高图像质量，本发明实施例提供了一种基于距离向分块与卡尔曼滤波的sar图像扇贝抑制方法、装置、电子设备及存储介质。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于距离向分块与卡尔曼滤波的sar图像扇贝抑制方法，包括：

3、获取sar图像，并进行预处理，得到待处理图像；

4、基于所述待处理图像，确定扇贝周期；

5、根据所述待处理图像中的扇贝强度分布情况，沿距离向对所述待处理图像进行自适应分块，得到多个子图像；

6、基于确定的所述扇贝周期和各个子图像，通过卡尔曼滤波，分别得到各个子图像的扇贝条纹；

7、基于得到所有子图像的扇贝条纹，通过拼接融合，得到融合条纹图像；

8、通过在所述待处理图像中减去所述融合条纹图像，得到扇贝抑制的目标sar图像。

9、可选地，所述确定扇贝周期，包括：

10、确定所述待处理图像的尺寸，包括距离向的像素点数m和方位向的像素点数n；

11、分别计算所述待处理图像在距离向上的平均灰度强度，得到沿方位向分布的平均灰度序列；

12、对得到的平均灰度序列进行快速傅里叶变换，得到对应的频域分布情况；

13、基于得到的频域分布情况，确定频域中限定区域的峰值；所述限定区域在横轴上表示为floor(n/500)～floor(n/10)，其中，floor()表示向零取整函数；

14、根据确定的峰值的横坐标，确定扇贝周期δt＝round(1/t)，其中，t表示确定的峰值的横坐标，round()表示四舍五入函数。

15、可选地，所述根据所述待处理图像中的扇贝强度分布情况，沿距离向对所述待处理图像进行自适应分块，得到多个子图像，包括：

16、将所述待处理图像沿距离向均匀分为多个小块图像；

17、对每个小块图像，分别计算对应的平均扇贝强度；

18、确定各小块图像与相邻小块图像之间的平均扇贝强度差值，并将平均扇贝强度差值更小的一侧，作为小块图像的合并方向；

19、按照确定的合并方向，对各小块图像进行合并，得到多个子图像。

20、可选地，将所述待处理图像沿距离向均匀分为多个小块图像，包括：

21、根据所述待处理图像的距离向的像素点数m进行判断；

22、如果距离向像素点数m>5000，则均匀分块个数为r＝floor(m/500)；

23、如果距离向像素点数m满足5000≥m≥2000，则均匀分块个数为r＝floor(m/300)；

24、如果距离向像素点数m<2000，则均匀分块个数为r＝floor(m/180)；floor()表示向零取整函数。

25、可选地，对每个小块图像，均采用如下方式计算对应的平均扇贝强度：

26、计算小块图像在距离向上的平均灰度强度，得到该小块图像对应的沿方位向分布的平均灰度序列；

27、将该小块图像对应的沿方位向分布的平均灰度序列均匀分为k段，并分别计算每段的局部扇贝强度，得到k个局部扇贝强度值；k为正整数，根据小块图像方位向的尺寸确定，或根据扇贝周期确定；

28、基于得到的k个局部扇贝强度值，通过求平均确定该小块图像对应的平均扇贝强度。

29、可选地，通过卡尔曼滤波，得到一个子图像的扇贝条纹，包括：

30、沿方位向遍历子图像中的每一列，通过为每一列匹配滤波窗口，计算滤波窗口中所有像素值的均值mean与方差var，作为当前方位向对应的均值mean与方差var；所述滤波窗口为扇贝周期δt的整数倍；

31、依次读取子图像中每个方位向上的像素序列，将像素序列中的灰度值减去当前方位向对应的均值mean作为卡尔曼滤波器的观测值，将当前方位向对应的方差var作为卡尔曼滤波器的观测噪声方差，进行卡尔曼滤波操作，通过多次迭代，得到当前方位向的扇贝强度，最终得到该子图像的扇贝条纹。

32、可选地，所述通过拼接融合，得到融合条纹图像，包括：

33、将得到所有子图像的扇贝条纹进行拼接；

34、对拼接处的像素点，沿距离向进行均值平滑滤波操作，以消除拼接带来的分界线。

35、第二方面，本发明实施例还提供了一种基于距离向分块与卡尔曼滤波的sar图像扇贝抑制装置，包括：

36、图像获取模块，用于获取sar图像，并进行预处理，得到待处理图像；

37、周期确定模块，用于基于所述待处理图像，确定扇贝周期；

38、自适应分块模块，用于根据所述待处理图像中的扇贝强度分布情况，沿距离向对所述待处理图像进行自适应分块，得到多个子图像；

39、滤波模块，用于基于确定的所述扇贝周期和各个子图像，通过卡尔曼滤波，分别得到各个子图像的扇贝条纹；

40、拼接模块，用于基于得到所有子图像的扇贝条纹，通过拼接融合，得到融合条纹图像；

41、去噪模块，用于通过在所述待处理图像中减去所述融合条纹图像，得到扇贝抑制的目标sar图像。

42、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

43、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

44、本发明实施例提供了一种基于距离向分块与卡尔曼滤波的sar图像扇贝抑制方法、装置、电子设备及存储介质，本发明针对scansar技术所得sar图像的特点，提出基于距离向分块与卡尔曼滤波实现扇贝抑制，即减少图像噪声，本发明采用距离向自适应分块，无需人工调整具体参数，即可实现自动化图像处理，处理方式简单，对于尺寸各异、场景各异、扇贝强度强弱不同的sar图像均有着非常好的扇贝抑制效果，能够大幅提升图像质量。