一種用于sar匹配的特征區(qū)域檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及合成孔徑雷達(dá)圖像處理及分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以下對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。
[0003] 在飛行器SAR成像導(dǎo)航中，通常采用星載SAR圖像作為基準(zhǔn)圖或參考圖。而哪處 區(qū)域的基準(zhǔn)圖可滿足景象匹配的要求，是導(dǎo)航需要考慮的重要因素。不同的匹配算法對基 準(zhǔn)圖或參考圖有不同的要求。目前SAR匹配方法多采用基于特征的匹配算法。因此，景象 區(qū)域應(yīng)選擇盡量包含弱散射地物、強散射地物共同構(gòu)成的特征區(qū)域。如果選擇的是單一紋 理、自相似性高的景象區(qū)域，如水平面或平坦的沙漠地帶，都難以得到較好的匹配性能。
[0004] 為提取得到強、弱散射特性的區(qū)域，通常采用閾值分割法，即用一個或幾個閾值將 圖像的灰度直方圖分成幾個區(qū)間。然而對于灰度等級較少的SAR圖像，不同區(qū)域的強度值 有較大的重疊，普通的閾值分割法難以獲得理想的效果。因此，目前廣泛應(yīng)用于SAR圖像的 閾值分割方法是基于恒虛警的方法。該方法的核心思想是通過分析SAR圖像中像素強度的 統(tǒng)計特性，從而估計出目標(biāo)分割的閾值，再對圖像進行分割，在恒虛警率的約束條件下，做 到不丟失目標(biāo)和盡可能地濾除雜波。該類方法的優(yōu)點是分割速度快，缺點是需要對待分割 圖像的閾值進行估計，因此閾值估計的效果將會極大地影響最終適配區(qū)選取的結(jié)果。陳石 平等在《高分辨率SAR圖像CFAR分割的改進方法》文中對基于恒虛警的分割方法進行了改 進研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種用于SAR匹配的特征區(qū)域檢測方法，能夠避免SAR圖 像閾值分割難的問題，尤其適用于斑點噪聲較大、地物散射特性值間有較大重疊的SAR影 像。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的用于SAR匹配的特征區(qū)域檢測方法，包括：
[0007] S1、選取待檢測圖像中的任一點為觀測點，獲取以所述觀測點為中心的初始窗口 對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0008] S2、逐次遞增所述初始窗口的尺寸，獲取每個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0009] S3、對初始窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差以及每個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差進行顯著 性分析，當(dāng)顯著性大于預(yù)設(shè)閾值時，判定所述待檢測圖像適于匹配。
[0010] 優(yōu)選地，步驟S1之前進一步包括：
[0011] 根據(jù)所述待檢測圖像的分辨率以及所述待檢測圖像對應(yīng)的地物的尺寸，確定所述 初始窗口的尺寸。
[0012] 優(yōu)選地，所述初始窗口或所述遞增窗口的形狀為：由直線和/或曲線構(gòu)成的封閉 圖形。
[0013] 優(yōu)選地，每個遞增窗口的形狀、以及每個遞增窗口與初始窗口的形狀相同或不同。
[0014] 優(yōu)選地，步驟S2之前進一步包括：
[0015] 根據(jù)所述待檢測圖像的分辨率、所述待檢測圖像對應(yīng)的地物的尺寸以及所述初始 窗口的尺寸，確定遞增步長。
[0016] 優(yōu)選地，每個遞增窗口對應(yīng)的遞增步長相同或不同。
[0017] 優(yōu)選地，每個遞增窗口四周不同邊緣點的遞增步長相同或不同。
[0018] 優(yōu)選地，步驟S2包括：
[0019] 按照遞增步長，沿著所述觀測點與初始窗口四周每個邊緣點之間連線的方向遞 增，得到第1個遞增窗口，并獲取第1個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0020] 按照遞增步長，沿著所述觀測點與第η個遞增窗口四周每個邊緣點之間連線的方 向遞增，得到第η+1個遞增窗口，并獲取第η+1個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；其中，η為正 整數(shù)。
[0021] 優(yōu)選地，步驟S2包括：
[0022] 按照遞增步長，擴大所述初始窗口的寬度和高度，得到第1個遞增窗口的尺寸；
[0023] 以所述觀測點為中心確定第1個遞增窗口對應(yīng)的區(qū)域，并獲取第1個遞增窗口對 應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；
[0024] 按照遞增步長，擴大第η個遞增窗口的寬度和高度，得到第η+1個遞增窗口的尺 寸；
[0025] 以所述觀測點為中心確定第η+1個遞增窗口對應(yīng)的區(qū)域，并獲取第η+1個遞增窗 口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；其中，η為正整數(shù)。
[0026] 優(yōu)選地，所述遞增窗口的尺寸滿足公式1 :
[0027]
[0028] 式中，Wn為第η個遞增窗口的寬度，單位為像素；Wni為第η-1個遞增窗口的寬度， 單位為像素；Ηη為第η個遞增窗口的高度，單位為像素；Hni為第η-1個遞增窗口的高度，單 位為像素；AW為每次遞增時的寬度遞增步長；Ah為每次遞增時的高度遞增步長；η正整 數(shù)，η= 1時，W。為初始窗口的寬度，Η。為初始窗口的高度。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的用于SAR匹配的特征區(qū)域檢測方法，包括：選取待檢測圖像中的任 一點為觀測點，獲取以所述觀測點為中心的初始窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；逐次遞增所述初 始窗口的尺寸，獲取每個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差；對初始窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差以及 每個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差進行顯著性分析，當(dāng)顯著性大于預(yù)設(shè)閾值時，判定所述待 檢測圖像適于匹配。本發(fā)明通過獲取初始窗口對應(yīng)區(qū)域以及每個遞增窗口對應(yīng)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn) 差，能夠考察待檢測圖像局部區(qū)域的散射特性變化情況，避開基于閾值分割方法面臨的對 整幅待檢測圖像的閾值設(shè)定難、分割難的問題；通過標(biāo)準(zhǔn)差檢測特征區(qū)域的匹配性，使得檢 測方法不受觀測點散射特性強或弱的影響。本發(fā)明的特征區(qū)域檢測方法適用范圍廣，尤其 適用于斑點噪聲較大、地物散射特性值間有較大重疊的SAR影像。
【附圖說明】
[0030] 通過以下參照附圖而提供的【具體實施方式】部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加 容易理解，在附圖中：
[0031] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的用于SAR匹配的特征區(qū)域檢測方法的流程圖；
[0032] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的待檢測圖像的示意圖；
[0033] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的待檢測圖像的監(jiān)測結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細(xì)描述。對示例性實施方式的描 述僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。
[0035] 本發(fā)明中，SAR是指合成孔徑雷達(dá)，即SyntheticApertureRadar;本發(fā)明中的分 辨率是指每個待檢測圖像的像素對應(yīng)的地物的面積。
[0036] 本發(fā)明通過考察局部區(qū)域的散射特性變化情況檢測特征區(qū)域的匹配性，避開了待 檢測圖像閾值分割難的問題；通過標(biāo)準(zhǔn)差檢測特征區(qū)域的匹配性，使得檢測方法不受觀測 點散射特性強或弱的影響。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的用于SAR匹配的特征區(qū)域檢測方法起始于步驟S1，參見圖1。步驟 S1選取待檢測圖像中的任一點為觀測點，獲取以所述觀測點為中心的初始窗口對應(yīng)區(qū)域的 標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)差是相對量，以標(biāo)準(zhǔn)差作為檢測待檢測圖像圖像特征值的指標(biāo)，使得檢測方法 不依賴于特征區(qū)域的絕對圖像特征值，而敏感于圖像特征值的變化量。
[0038] 目前廣泛應(yīng)用于SAR圖像的恒虛警閾值分割方法需要對待檢測圖像的閾值進行 估計，難以分割得到精確的強、弱散射區(qū)，因而影響了待檢測圖像特征區(qū)域的檢測效果。為 了避免待檢測圖像閾值分割難的問題，本發(fā)明通過初始窗口以及多個遞增窗口分別考察待 檢測圖像不同區(qū)域散射特性變化情況，從而檢測特征區(qū)域的匹配性。
[0039] 無論觀測點具備強或弱的散射特性，隨著檢測窗口尺寸的增大，若檢測得到某個 遞增窗口的標(biāo)準(zhǔn)差有較大變化，則該遞增窗口對應(yīng)區(qū)域必然出現(xiàn)了散射特性差異較大的不 同地物。因此，本發(fā)明的特征區(qū)域檢測方法能夠適用于不同波段、不同時相散射特性差異較 大的SAR遙感影像。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，初始窗口的形狀為由直線和/或曲線構(gòu)成的封閉圖 形，比如，根據(jù)實時應(yīng)用場景的不同，初始窗口的形狀可以是橢圓形、圓形、等邊多邊形或者 其它不規(guī)則形狀。
[0041] 初始窗口的尺寸大小直接影響根據(jù)本發(fā)明的特征區(qū)域檢測方法的準(zhǔn)確性，因此根 據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，步驟S1之前進一步包括：根據(jù)待檢測圖像的分辨率以及待檢測圖 像對應(yīng)的地物的尺寸，確定初始窗口的尺寸。一方面，待檢測圖像的分辨率越高，待檢測圖 像中每個像素點對應(yīng)的地物的面積越大，為了獲得較好的檢測效果，初始窗口的尺寸越小。 比如，對于5m分辨率的待檢測圖像，每個像素點對應(yīng)的地物的面積為5mX5m，初始窗口的 尺寸越小，待檢測圖像中包含的初始窗口和遞增窗口的數(shù)量越多，用于計算標(biāo)準(zhǔn)差的樣本 數(shù)量越多，因此檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性也就越高。另一方面，在保證用于計算標(biāo)準(zhǔn)差的樣本數(shù)量 足夠滿足對檢測結(jié)果準(zhǔn)確性要求的情況下，待檢測圖像對應(yīng)的地物的尺寸越大，用于計算 標(biāo)準(zhǔn)差的樣本數(shù)量越多，計算過程越繁瑣，為了適當(dāng)降低計算過程的復(fù)雜程度，可以增大初 始窗口的尺寸。
[0042] 觀測點可以是待檢測圖像的幾何中心，也可以位于待檢測圖像