基于Contourlet变换的雷达图像处理方法研究

论文摘要

合成孔径雷达(Synthetie Aperture Radar,简称SAR)具有全天候、全天时、高分辨率、强透射等特点,被广泛应用于民用和军事领域。SAR是一种相干成像系统,因此所成图像含有大量的相干斑噪声。Contourlet变换是一种新的能够最优表示图像的多尺度几何分析方法。本文将Contourlet变换应用于SAR图像处理,提出了新的SAR图像相干斑抑制和边缘检测算法,并对算法的性能进行了研究,主要工作包括以下两个方面:在相干斑噪声抑制方面,详细研究了基于Contourlet变换的SAR图像相干斑降噪方法。综合利用Contourlet变换和图像在各个尺度各个方向上的轮廓细节的大小,提出了两种相干斑降噪方法,分别引入因子m1来调整Donoho阈值和m2来调整多尺度阈值,其中mi < 1(i = 1,2),从而解决了Donoho阈值过度“扼杀”contourlet分解系数的问题,同时mi与图像的尺度和方向有关,解决了没有考虑图像轮廓细节的问题。实验结果表明,与小波阈值,Contourlet阈值和多尺度Contourlet阈值相比,经这两种算法处理所得到的图像都取得了较好的目视效果,各项指标与其它算法结果相比都得到了明显提高,在抑制相干斑的同时目标的边缘和纹理特征也得到了有效保护。在SAR图像的边缘检测方面,深入分析了SAR图像的ROA、Duda边缘检测方法的特点、检测效率、实用性以及存在的问题,从而提出了一种基于Contourlet变换和Duda边缘检测算子的SAR图像边缘检测算法。Contourlet变换具有多尺度和多方向特性,首先利用Contourlet分解得到的各个方向的高频信息分别进行重构,其次使用Duda算子分别对各个方向上重构图像进行边缘检测,最后求和得到图像的边缘,该算法为提取某个线形目标提供了一种速度较快的方案。实验结果表明了该方法是一种有效的对SAR图像进行边缘提取的方法。最后对本文的研究内容进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要内容及完成的主要工作
• 第二章 SAR 图像处理基本特性
• 2.1 引言
• 2.2 SAR 图像相干斑抑制
• 2.2.1 相干斑噪声的形成机理
• 2.2.2 SAR 图像噪声模型
• 2.3 SAR 图像边缘检测
• 第三章 CONTOURLET 变换
• 3.1 引言
• 3.2 CONTOURLET 变换原理
• 3.2.1 LP 变换
• 3.2.2 方向滤波
• 3.2.3 方向滤波器组
• 3.2.4 离散的Contourlet 变换
• 第四章 基于CONTOURLET 变换的SAR 图像降噪
• 4.1 引言
• 4.2 基于小波变换的图像降噪
• 4.2.1 信号的小波变换原理
• 4.2.2 小波图像降噪的发展
• 4.3 基于CONTOURLET 变换的光学图像降噪
• 4.3.1 基于图像自身特性的萎缩阈值的选取
• 4.3.2 算法描述
• 4.3.3 实验结果与分析
• 4.4 基于CONTOURLET 变换的SAR 图像降噪
• 4.4.1 SAR 图像质量定量评估指标
• 4.4.2 SAR 图像降噪算法
• 4.4.3 实验结果与分析
• 第五章 基于CONTOURLET 变换的SAR 图像边缘检测
• 5.1 引言
• 5.2 可见光图像边缘检测方法
• 5.3 SAR 图像的比率边缘检测算法
• 5.3.1 ROA 算子
• 5.3.2 Duda 边缘检测算子
• 5.4 实验结果与分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 后期工作展望
• 6.3 未来研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文