[发明专利]一种抑制扇贝效应和子带拼接效应的SAR图像处理方法有效

专利信息
申请号: 201910826913.1 申请日: 2019-09-03
公开(公告)号: CN110533665B 公开(公告)日: 2022-04-05
发明(设计)人: 杨威;李依晗;陈杰;王鹏波 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G06T7/10 分类号: G06T7/10;G06T5/00
代理公司: 北京格允知识产权代理有限公司 11609 代理人: 周娇娇
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 抑制 扇贝 效应 拼接 sar 图像 处理 方法
【说明书】:

发明涉及信号处理技术领域,尤其涉及一种抑制扇贝效应和子带拼接效应的SAR图像处理方法,包括:读入SAR图像,并对其进行预处理,得到待处理图像;判断待处理图像中的场景复杂程度,对满足复杂场景条件的图像进行分割;对于不满足复杂场景条件的图像以及分割后得到的子图像,基于卡尔曼滤波器去除图像中的扇贝效应条纹或子带拼接条纹,输出抑制条纹后的图像。本发明提供的方法以利用卡尔曼滤波器估计图像每一列的条纹强度为核心,使用了基于图像分割和像素补全的方式来处理复杂场景图像,最终实现对于不同场景图像中的扇贝效应条纹或子带拼接效应条纹抑制,对提高ScanSAR图像的质量具有重要意义。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域,尤其涉及一种抑制扇贝效应和子带拼接效应的SAR图像处理方法。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)属于一种微波成像雷达,其特点是不受天气、气候的影响,能够全天时、全天候、高分辨率、大区域对地观测,因此在军事目标侦查、海洋监测、资源探测、农业和林业等诸多领域得到广泛应用。

随着空间对地观测的要求不断提高,为了满足宽测绘带的需求,SAR系统发展出了ScanSAR(扫描)的工作模式。该模式通过周期性的调整天线姿态来获得更大的成像带宽,可以极大地减少卫星的重访次数,提高成像效率。但是扫描的工作机制造成了系统传递函数随时间的周期性变化,这也导致了系统总增益在方位向呈现出周期性变化,在图像中表现为平行于距离向明暗相间的条纹,即扇贝效应。另一方面,子带在拼接的过程中也会产生一定的误差,导致图像中产生平行于方位向的条纹,也就是子带拼接效应。扇贝效应和子带拼接效应的存在严重影响了SAR图像的质量和后续的应用。虽然目前已有很多方法能够对扇贝效应或子带拼接效应进行抑制,但是在复杂场景图像上应用时,往往难以取得令人满意的效果。因此,研究针对复杂场景的扇贝效应和子带拼接效应抑制对提高ScanSAR图像的质量具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是基于上述至少一部分问题,针对复杂场景图像上的扇贝效应和子带拼接效应,提供了一种基于图像分割和卡尔曼滤波的抑制ScanSAR(扫描模式合成空间雷达)扇贝效应和子带拼接效应的图像处理方法。

为了实现上述目的,本发明提供了一种抑制扇贝效应和子带拼接效应的SAR图像处理方法,包括如下步骤:

S1、读入SAR图像,并对其进行预处理,得到待处理图像;

S2、判断待处理图像中的场景复杂程度,对满足复杂场景条件的图像进行分割;

S3、对于不满足复杂场景条件的图像以及分割后得到的子图像,基于卡尔曼滤波器去除图像中的扇贝效应条纹或子带拼接条纹,输出抑制条纹后的图像。

优选地,S4、判断抑制条纹后的图像中是否还存在另一方向上的条纹;若存在,则将抑制条纹后的图像转置,作为新的SAR图像读入,重复步骤S1至步骤S3。

优选地,所述步骤S3中,对于不满足复杂场景条件的图像,基于卡尔曼滤波器去除图像中的扇贝效应条纹或子带拼接条纹后,直接输出处理结果作为抑制条纹后的图像;

对于分割后得到的子图像,分别基于卡尔曼滤波器去除图像中的扇贝效应条纹或子带拼接条纹后,将全部子图像处理结果进行合并,作为抑制条纹后的图像。

优选地,所述步骤S1中进行预处理包括:

S1-1、对图像进行重新量化,将其动态范围调整为0-255;

S1-2、判断图像中待处理的条纹的方向,确定是否需要转置使图像中的条纹平行于列分布,并估算条纹间隔宽度;

S1-3、判断待处理的条纹为扇贝效应条纹还是子带拼接效应条纹;若为扇贝效应条纹,进一步判断图像为单个子带图像还是多个子带拼接后的图像;若为多个子带拼接后的图像,则将其按子带划分为多个待处理图像。

优选地,所述步骤S2包括:

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