SAR图像变化检测技术研究

论文摘要

合成孔径雷达(SAR)具有全天候、全天时的特点,可方便地获得同一地区不同时段的图像。SAR图像变化检测技术通过对不同时段SAR图像的综合分析,检测同一场景是否有变化发生。SAR图像变化检测已经应用于很多方面,如对人工检测比较困难的热带雨林、沙漠等自然条件恶劣的地区进行实时监测,以了解生态环境变化的情况;对农田进行监测,分析农作物生长状况;对城区环境进行监控,合理规划城市布局,规范土地的使用;对军事目标进行监测,了解兵力部署、军事调动等战场势态,并可用于打击效果评估。本文研究了合成孔径雷达图像变化检测及相关技术。首先,介绍SAR图像基本特性。总结了SAR图像与光学图像的区别、SAR图像的统计分布特性;分析了不同SAR图像之间的几何特性,包括平移、缩放、旋转等;阐述了相干斑产生的机理,通过试验比较了几种经典的抑制SAR图像相干斑的算法。其次,分析SAR图像配准技术。给出图像配准的定义、一般步骤;分析了图像的仿射变换模型;系统归纳了图像配准的常见算法和配准精度评估方法;结合恒虚警目标检测和Delaunay三角剖分提出了一种SAR图像配准算法,实验结果证实,该方法具有较好的算法稳健性,配准精度比相关系数法高。最后,研究SAR图像变化检测算法。介绍SAR图像变化检测的基本过程;总结图像变化检测的基本方法和评估检测效果的一般方法;提出了一种基于主分量分析SAR图像变化检测算法,该方法比分块主分量分析法和对数比值法适用范围更广,能够取得很好的检测效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 SAR 图像变化检测技术的发展动态
• 1.3 影响SAR 图像变化检测性能的因素
• 1.4 论文的主要工作与结构安排
• 第二章 SAR 图像基本特性
• 2.1 SAR 图像与光学图像的区别
• 2.2 SAR 图像的几何特性
• 2.2.1 比例伸缩
• 2.2.2 平移与旋转
• 2.2.3 几何变换模型
• 2.3 SAR 图像的统计分布特性
• 2.4 SAR 图像的相干斑特性
• 2.5 SAR 图像的相干斑抑制方法
• 2.5.1 均值滤波与中值滤波
• 2.5.2 Kuan 滤波
• 2.5.3 Lee 滤波
• 2.5.4 Frost 滤波
• 2.5.5 MAP 滤波
• 2.5.6 小波滤波
• 2.5.7 维纳滤波
• 2.5.8 衡量相干斑抑制效果的指标
• 2.5.9 相干斑抑制实验
• 2.6 小结
• 第三章 SAR 图像配准
• 3.1 图像配准的定义
• 3.2 图像配准的一般模型
• 3.2.1 仿射变换的概念
• 3.2.2 仿射几何性质与仿射不变量
• 3.3 图像配准的一般方法
• 3.3.1 基于区域的图像配准
• 3.3.1.1 相关系数法
• 3.3.1.2 傅立叶变换法
• 3.3.1.3 互信息量法
• 3.3.1.4 各配准算法性能比较
• 3.3.2 基于特征的图像配准
• 3.3.2.1 不变矩法
• 3.3.2.2 变换参数分离法
• 3.3.2.3 空间关系法
• 3.3.2.4 小波变换法
• 3.3.3 基于轨道参数的SAR 图像配准
• 3.4 图像配准精度的评估
• 3.5 基于目标检测的SAR 图像配准算法
• 3.5.1 基于目标分布特性的目标检测
• 3.5.2 Delaunay 三角剖分
• 3.5.3 图像配准
• 3.5.4 配准效果的评价方法
• 3.5.5 实验结果与分析
• 3.6 小结
• 第四章 SAR 图像变化检测
• 4.1 变化检测的基本概念和数学模型
• 4.1.1 基本概念
• 4.1.2 数学模型
• 4.2 SAR 图像变化检测的基本过程
• 4.3 图像变化检测的基本方法
• 4.3.1 基于简单代数运算的变化检测
• 4.3.2 基于图像变换的变化检测
• 4.3.3 基于图像分类的变化检测
• 4.3.4 基于结构特征分析的变化检测
• 4.4 门限的选择
• 4.5 检测效果评价方法
• 4.6 基于主分量分析的SAR 图像变化检测算法
• 4.6.1 算法分析
• 4.6.2 算法的高效实现
• 4.6.3 数学形态学原理
• 4.6.4 实验结果与分析
• 4.7 小结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 荣誉与奖励
• 个人简历