一種sar圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，主要解決現(xiàn)有SAR圖像變化檢測(cè)技術(shù)中差異圖生成的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟為：(1)輸入兩幅不同時(shí)相的SAR圖像；(2)對(duì)兩幅圖全圖逐像素遍歷，確定待恢復(fù)像素點(diǎn)，初始化待恢復(fù)像素點(diǎn)的搜索窗口和相似性測(cè)量圖塊；(3)計(jì)算每個(gè)待恢復(fù)像素點(diǎn)與其搜索窗口中其他像素點(diǎn)的相似性測(cè)量圖塊之間對(duì)應(yīng)位置像素點(diǎn)灰度比值的概率密度分布函數(shù)；(4)計(jì)算每個(gè)待恢復(fù)像素點(diǎn)與其搜索窗口中其他像素點(diǎn)的比值相似度；(5)計(jì)算待恢復(fù)像素點(diǎn)與其搜索窗口中其他像素點(diǎn)的相似性權(quán)值；(6)用相似度權(quán)值和搜索窗口中像素點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和，重構(gòu)待恢復(fù)像素點(diǎn)的非局部均值；(7)得到基于比值相似度的非局部均值的非局部均值比差異圖。
【專利說明】—種SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于SAR圖像變化檢測(cè)領(lǐng)域，涉及SAR圖像變化檢測(cè)中的差異圖生成技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來，基于同一場(chǎng)景不同時(shí)間的SAR圖像變化檢測(cè)技術(shù)在遙感領(lǐng)域具有大量應(yīng)用。SAR圖像雖然具有其數(shù)據(jù)復(fù)雜性及斑點(diǎn)噪聲的存在，但SAR傳感器可以在所有天氣條件下正常工作，不受大氣和光照條件的影響，使得SAR圖像變化檢測(cè)很具有吸引力。
[0003]SAR圖像變化檢測(cè)一般可分為三個(gè)步驟:(I)圖像預(yù)處理。(2)差異圖生成。(3)差異圖分析。預(yù)處理步驟主要包括配準(zhǔn)、幾何校正及圖像去噪等。在第二步，兩幅圖像將進(jìn)行比較并生成差異圖，在差異圖中變化區(qū)域的像素和非變化區(qū)域的像素在灰度上將呈現(xiàn)出明顯的差異。在第三步，通常對(duì)差異圖進(jìn)行閾值或聚類分割就可以得到被分為變化類和不變化類的最終二值檢測(cè)結(jié)果。由此看出，差異圖的精度高低直接影響著變化檢測(cè)的性能。
[0004]經(jīng)典的差異圖生成方法有差值法和比值法。差值法主要思想是將配準(zhǔn)后、不同時(shí)間獲取的兩幅影像中對(duì)應(yīng)像素的灰度值相減，得到差異圖像。但差值法對(duì)SAR圖像的乘性噪聲不魯棒。比值法是將兩幅影像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行除法運(yùn)算。兩幅圖像均做了相對(duì)輻射校正等預(yù)處理，產(chǎn)生的比值法差異圖使變化區(qū)域的信息得到了增強(qiáng)。
[0005]國(guó)內(nèi)外學(xué)者在比值法基礎(chǔ)上提出了目前流行的對(duì)數(shù)比和局部均值比差異圖產(chǎn)生方法。對(duì)數(shù)比方法對(duì)比值差異圖像取對(duì)數(shù)，能使SAR圖像的乘性噪聲轉(zhuǎn)化為便于處理的加性噪聲。局部均值比方法對(duì)兩幅原圖進(jìn)行局部均值濾波后再做比值運(yùn)算，能夠一定程度上抑制SAR圖像噪聲。
[0006]非局部均值算法在圖像去噪領(lǐng)域非常流行，它通過整幅圖的像素加權(quán)平均值來估計(jì)一個(gè)像素點(diǎn)，而權(quán)重則通過測(cè)量其他像素點(diǎn)鄰域圖塊與此像素點(diǎn)鄰域圖塊的相似度來得至IJ。非局部均值利用了一幅圖像中的所有相似冗余圖塊來進(jìn)行去噪。同時(shí)，一個(gè)紋理或邊緣圖塊可通過圖像中其他相似的紋理或邊緣圖塊得以完好的保存甚至修復(fù)。但是，傳統(tǒng)非局部均值基于高斯距離的圖塊相似度測(cè)量方法不適用于SAR圖像塊的測(cè)量。
[0007]目前最流行的差異圖生成方法中，對(duì)數(shù)比方法容易漏檢變化區(qū)域，同時(shí)該方法對(duì)圖像的配準(zhǔn)精度要求很高。局部均值比方法使用局部均值濾波時(shí)，容易過度平滑SAR圖像，丟失邊緣和紋理細(xì)節(jié)，誤檢率較高。而傳統(tǒng)非局部均值的圖塊相似度測(cè)量方法不適用于SAR圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于比值相似度非局部均值的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，以實(shí)現(xiàn)在SAR圖像變化檢測(cè)中既能抑制乘性斑點(diǎn)噪聲的影響，又能較好地保持圖像邊緣及紋理細(xì)節(jié)，使得差異圖質(zhì)量更好，變化檢測(cè)結(jié)果精度更高。
[0009]本發(fā)明提出一種新的SAR圖像塊相似度測(cè)量方法，其更加魯棒于SAR圖像。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]步驟1.通過合成孔徑雷達(dá)獲取兩幅不同時(shí)相同樣大小的SAR圖像，對(duì)這兩幅SAR圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理不改變圖像的大小，獲得預(yù)處理后的適合變化檢測(cè)使用的SAR圖像X1和X2 ；
[0011]步驟2.分別對(duì)圖像X1和圖像X2進(jìn)行全圖逐像素遍歷，選取第i個(gè)位置的像素點(diǎn)Xi作為待恢復(fù)像素點(diǎn)，i = 1，2，…，mXn，這里Xi泛指兩幅圖像X1和X2第i個(gè)位置的像素點(diǎn)，其中m，n分別是步驟I中獲取的兩幅不同時(shí)相同樣大小的SAR圖像的長(zhǎng)度和寬度，選取
以Xi為中心的正方形WJ作為搜索窗口，選取以Xi為中心的正方形圖塊X作為Xi的相似性測(cè)量圖塊，1的大小應(yīng)小于搜索窗口 V的大??；
[0012]步驟3.在所述兩幅圖像X1和X2中，對(duì)于以Xi為中心的搜索窗口 Wi"中其他像素點(diǎn)X」，Xj e WJ，選取以Xj為中心的正方形圖塊作為像素點(diǎn)Xj的相似性測(cè)量圖塊，正方形
圖塊X與正方形圖塊X的大小相等，計(jì)算以像素點(diǎn)Xi為中心的圖塊和以Xj為中心的
圖塊這兩個(gè)相似性測(cè)量圖塊對(duì)應(yīng)的矩陣對(duì)應(yīng)位置處的像素點(diǎn)灰度比值I.。的概率密度分布函數(shù)P (I^j)；
[0013]步驟4.對(duì)概率密度分布函數(shù)P (I^j)進(jìn)行高斯核函數(shù)映射得到以像素點(diǎn)Xi為中心的圖塊和以&為中心的圖塊這兩個(gè)相似性測(cè)量圖塊對(duì)應(yīng)的矩陣對(duì)應(yīng)位置處的像素點(diǎn)比值相似度R(i，j)；
[0014]步驟5.在兩幅圖像X1和X2中，分別計(jì)算待恢復(fù)像素點(diǎn)Xi與其搜索窗口 WJ中所有其他像素點(diǎn)Xj的相似性權(quán)值ω (i, j)；
[0015]步 驟6.對(duì)于像素點(diǎn)Xi,用相似性權(quán)值ω (i, j)與搜索窗口 WJ中第j位置的像素點(diǎn)Xj的灰度值加權(quán)相乘，對(duì)加權(quán)乘積求和，得到兩幅圖像X1和X2第i個(gè)位置的待恢復(fù)像素
點(diǎn)Xi的基于比值相似度的非局部均值j) h;
【權(quán)利要求】
1.一種SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，包括以下步驟: 步驟1.通過合成孔徑雷達(dá)獲取兩幅不同時(shí)相同樣大小的SAR圖像，對(duì)這兩幅SAR圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理不改變圖像的大小，獲得預(yù)處理后的適合變化檢測(cè)使用的SAR圖像X1和X2 ； 步驟2.分別對(duì)圖像X1和圖像X2進(jìn)行全圖逐像素遍歷，選取第i個(gè)位置的像素點(diǎn)Xi作為待恢復(fù)像素點(diǎn)，i = 1，2，…，mXn，這里Xi泛指兩幅圖像X1和X2第i個(gè)位置的像素點(diǎn)，其中m，η分別是步驟I中獲取的兩幅不同時(shí)相同樣大小的SAR圖像的長(zhǎng)度和寬度，選取以Xi為中心的正方形WJ作為搜索窗口，選取以Xi為中心的正方形圖塊\作為Xi的相似性測(cè)量圖塊，ΧΛ?的大小應(yīng)小于搜索窗口 Wi"的大小； 步驟3.在所述兩幅圖像X1和X2中，對(duì)于以Xi為中心的搜索窗口 WJ中其他像素點(diǎn)Xj, Xj e WJ，選取以\為中心的正方形圖塊作為像素點(diǎn)\的相似性測(cè)量圖塊，正方形圖±夾\.與正方形圖塊\的大小相等，計(jì)算以像素點(diǎn)Xi為中心的圖塊\和以&為中心的圖塊xI這兩個(gè)相似性測(cè)量圖塊對(duì)應(yīng)的矩陣對(duì)應(yīng)位置處的像素點(diǎn)灰度比值I.。的概率密度分布函數(shù)Ρ(&P ； 步驟4.對(duì)概率密度分布函數(shù)P (I.。)進(jìn)行高斯核函數(shù)映射得到以像素點(diǎn)Xi為中心的圖塊\和以&為中心的圖塊這兩個(gè)相似性測(cè)量圖塊對(duì)應(yīng)的矩陣對(duì)應(yīng)位置處的像素點(diǎn)比值相似度R(i，j)； 步驟5.在兩幅圖像X1和X2中，分別計(jì)算待恢復(fù)像素點(diǎn)Xi與其搜索窗口 WJ中所有其他像素點(diǎn)Xj的相似性權(quán)值ω (i, j)； 步驟6.對(duì)于像素點(diǎn)Xi,用相似性權(quán)值ω (i, j)與搜索窗口 WJ中第j位置的像素點(diǎn)Xj的灰度值加權(quán)相乘，對(duì)加權(quán)乘積求和，得到兩幅圖像X1和X2第i個(gè)位置的待恢復(fù)像素點(diǎn)Xi的基于比值相似度的非局部均值
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，所述對(duì)這兩幅SAR圖像進(jìn)行預(yù)處理包括對(duì)兩幅SAR圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和幾何校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，搜索窗口WJ的大小為21X21。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，相似性測(cè)量圖塊 大小為7X7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，當(dāng)SAR圖像Y1和Y2的視數(shù)均為L(zhǎng)，如果這兩幅SAR圖像間的復(fù)雜相關(guān)度是O，則以像素點(diǎn)Xi為中心的圖塊xVi和以&為中心的圖塊這兩個(gè)相似性測(cè)量圖塊對(duì)應(yīng)的矩陣對(duì)應(yīng)位置處的像素點(diǎn)灰度比值ri；J的概率密度分布函數(shù)P P如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，
exp表示指數(shù)運(yùn)算，
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像變化檢測(cè)差異圖生成方法，其中，f=l.4。
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK103871039SQ201410082688
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】公茂果, 焦李成, 孫博, 蘇臨之, 馬文萍, 馬晶晶, 侯彪 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)