【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(SAR)作為一種主動微波遙感,能夠全天時、全天候的對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行探測,形成的SAR影像能夠同時具有較高的距離向分辨率和方位向分辨率,在軍事、農(nóng)業(yè)以及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。然而采用相干成像原理形成的SAR影像中存在大量相干斑點噪聲,斑點噪聲的存在使得對SAR影像內(nèi)容的理解和后續(xù)解譯變得異常困難,嚴(yán)重影響了SAR影像在各個領(lǐng)域中的后續(xù)應(yīng)用。因此,SAR影像相干斑點噪聲抑制成為SAR影像應(yīng)用中必不可少的環(huán)節(jié)。由于微波波長較長,對地表覆蓋物具有一定得穿透性,因此SAR影像廣泛用于資源環(huán)境的探測,其中基于SAR影像的隱伏地質(zhì)體探測是SAR技術(shù)在資源環(huán)境應(yīng)用中的研究熱點。論文對相干斑點噪聲進(jìn)行研究,總結(jié)現(xiàn)階段各種斑點噪聲抑制技術(shù);在稀疏表示理論的基礎(chǔ)上提出高效、邊緣保持較好的過完備字典學(xué)習(xí)算法;在塊匹配理論的基礎(chǔ)上提出自適應(yīng)、去噪效果更加優(yōu)異的三維塊匹配算法;并利用去噪后的SAR影像進(jìn)行了隱伏地質(zhì)體識別探究,構(gòu)建了隱伏地質(zhì)體識別模型,通過實驗驗證了SAR影像地質(zhì)體識別的可行性。論文的主要研究工作和成果如下:(1)對國內(nèi)外相干斑點抑制算法進(jìn)行文獻(xiàn)綜述論文對國內(nèi)外相干斑點抑制算法進(jìn)行研究,對成像前的多視處理和成像后的濾波處理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和梳理。根據(jù)濾波原理的不同,;論文將成像后的濾波處理歸納為空間域濾波、變換域濾波、各向異性濾波和稀疏表示四種類型,并進(jìn)行詳細(xì)的分析總結(jié)。該研究為去噪算法的選擇和進(jìn)一步深入研究提供指導(dǎo)和參考。(2)提出基于雙重迭代優(yōu)化字典學(xué)習(xí)的SAR影像濾波算法針對基于核的奇異值分解(KSVD)算法稀疏編碼步驟收斂速度較慢,奇異值分解更新字典過復(fù)雜,很難應(yīng)用于較大SAR影像濾波的問題,論文提出一種雙重迭代優(yōu)化字典學(xué)習(xí)方法(double iterative optimal dictionary learning algorithm,DIOD)。該方法利用雙重迭代進(jìn)行稀疏編碼,加權(quán)誤差項更新字典原子,從稀疏編碼和字典更新兩方面提高字典學(xué)習(xí)的效率和字典訓(xùn)練過程中字典原子選擇的準(zhǔn)確性。(3)提出基于聚類三維塊匹配的SAR影像濾波算法三維塊匹配(BM3D)算法能夠有效抑制平穩(wěn)信號中的噪聲,然而針對具有隨機(jī)特性的合成孔徑雷達(dá)(SAR)影像斑點噪聲,因三維變換閾值單一和局部鄰域?qū)ふ蚁嗨茐K,限制了算法濾波效果。為此論文提出基于K-Means聚類的BM3D算法應(yīng)用于SAR影像斑點噪聲抑制。通過圖像塊的聚類實現(xiàn)全局相似塊查找以及閾值自適應(yīng)設(shè)置。從而使得算法對影像中不同紋理特征區(qū)域同樣具有較好的濾波效果。(4)基于濾波后SAR影像的隱伏地質(zhì)體識別探究對SAR影像在隱伏地質(zhì)體識別中的應(yīng)用進(jìn)行初步探究。對隱伏地質(zhì)體識別理論知識進(jìn)行總結(jié)分析,構(gòu)建基于SAR影像的隱伏地質(zhì)體識別模型。因研究區(qū)域多為均質(zhì)區(qū)域,選擇文中更加適用于光滑區(qū)域的聚類三維塊匹配算法對目標(biāo)區(qū)域影像進(jìn)行濾波處理。基于文中構(gòu)建的地質(zhì)體識別模型,通過將極化分解之后的SAR影像同光學(xué)影像中第四紀(jì)巖石礦物分布范圍進(jìn)行對比分析得出SAR影像能夠進(jìn)行地質(zhì)體識別。通過對不同去噪算法濾波后的SAR影像進(jìn)行極化分解,探索濾波算法對地質(zhì)體識別的影響。另外,針對不同波段SAR影像對隱伏地質(zhì)體識別的影響進(jìn)行實驗,以研究區(qū)域侏羅紀(jì)巖石為研究對象,通過對該區(qū)域L波段、C波段SAR影像進(jìn)行分析,得出L波段影像具有更好的地質(zhì)體識別邊界效果。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P627
【圖文】：

圖 1-1 SAR 影像相干斑點抑制算法分類圖1.3 隱伏地質(zhì)體信息 SAR 識別的研究現(xiàn)狀地質(zhì)學(xué)是雷達(dá)遙感應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。在 20 世紀(jì) 60 年代美國在多云多雨的南美洲地區(qū)開展大規(guī)模的機(jī)載雷達(dá)地質(zhì)應(yīng)用試驗[82]。由于雷達(dá)側(cè)視成像具有獨特穿透特性的特點使其在地學(xué)應(yīng)用中具有重要的地位。Farr 等[83]通過將接收器埋藏在美國內(nèi)華達(dá)沙漠的土壤中，探究土壤濕度與微波衰減系數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果表明接收器在 SIR-B 圖像上有強(qiáng)烈的響應(yīng)。邵蕓等[84]對航天飛機(jī)成像雷達(dá)進(jìn)行專項的穿透性試驗，結(jié)果表明介質(zhì)含水量同雷達(dá)穿透能力呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，雷達(dá)波長同穿透性呈現(xiàn)正相關(guān)特性，而且雷達(dá)的穿透性同極化方式也有一定的相關(guān)性。Schaber[85]通過對亞利桑那州 Yuma 沙漠進(jìn)行實驗探究，得到了類似的研究結(jié)果。雷達(dá)圖像通過極化組合可以實現(xiàn)影像彩色顯示[86]。不同波段雷達(dá)入射波和不同極化狀態(tài)的選擇針對同種地物的探測具有各不相同的實驗效果。因此，通過

用規(guī)范化加權(quán)重構(gòu)訓(xùn)練樣本誤差項的方式更新字典。3.基于聚類三維塊匹配的SAR影像濾波算法: BM3D算法能夠有效抑制平穩(wěn)信號中的噪聲，然而針對具有隨機(jī)特性的 SAR 影像斑點噪聲，因三維變換閾值單一和局部鄰域?qū)ふ蚁嗨茐K，限制了算法濾波效果。為此論文提出基于 K-Mean聚類的 BM3D 算法應(yīng)用于 SAR 影像斑點噪聲抑制。首先，對圖像塊集合根據(jù)均值、方差及極差值構(gòu)建的特征向量進(jìn)行聚類，估計每一類別的噪聲方差，根據(jù)類噪聲方差估計自適應(yīng)確定三維變換閾值；其次，在每一個圖像塊類內(nèi)部尋找相似塊，實現(xiàn)快速全局相似塊查找。4.SAR影像在隱伏地質(zhì)體識別中應(yīng)用的探究: SAR的側(cè)視成像對地表紋理信息敏感，通過對紋理信息豐富的地區(qū)探測可以形成立體感較強(qiáng)的影像，借助于不同波長的極化雷達(dá)圖像的色調(diào)、紋理特征，綜合 SAR 圖像對線性構(gòu)造特征，可以實現(xiàn)大多數(shù)的巖性單元的識別。為了提高地質(zhì)體的識別效果，利用光學(xué)遙感影像和已有的地質(zhì)調(diào)查成果協(xié)同 SAR 圖像進(jìn)行分析，判斷隱伏地質(zhì)體具體的位置信息，實現(xiàn)對隱伏地質(zhì)體的地層單元進(jìn)行劃分。

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2 張正鵬;陳亞欣;卜麗靜;;一種快速的SAR影像相干斑抑制算法[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2019年03期

3 楊明軍;康冰鋒;張s

本文編號：2742664