專利名稱：一種極化合成孔徑雷達(dá)圖像相似度的表征方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及多極化SAR圖像配準(zhǔn)，特別涉及多極化 SAR圖像相似度的表征方法。
背景技術(shù)：
多極化合成孔徑雷達(dá)(POL-SAR)是目前微波成像技術(shù)研究與應(yīng)用的一個重要的領(lǐng)域，它有效地提高了雷達(dá)對于地物信息的獲取能力，對極化雷達(dá)遙感圖像進(jìn)行信息處理的研究具有重要的理論價值和廣闊的應(yīng)用前景。多極化SAR圖像的準(zhǔn)確配準(zhǔn)作為極化SAR研究的一個重要領(lǐng)域，是變化檢測、目標(biāo)識別等應(yīng)用的重要前提，高精度的圖像配準(zhǔn)可以保證下一步應(yīng)用的高效進(jìn)行。多極化SAR 圖像配準(zhǔn)技術(shù)在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如航天航空技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、圖像拼接等。在圖像配準(zhǔn)中，圖像配準(zhǔn)的高精度、圖像配準(zhǔn)算法的高魯棒性、算法的配準(zhǔn)速度以及自動化程度是圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域所不斷追求的目標(biāo)。而多極化SAR圖像之間的相似度表征則是多極化SAR圖像配準(zhǔn)的核心部分，用于衡量多極化SAR圖像之間的相似性程度。準(zhǔn)確地表征相似性程度是進(jìn)行圖像的準(zhǔn)確配準(zhǔn)的前提，它直接影響了圖像配準(zhǔn)精度和效率，它的性能直接影響了之后的配準(zhǔn)算法的效率。相似度表征的信息源直接影響相似度表征的準(zhǔn)確性，從而后續(xù)圖像配準(zhǔn)過程中的精度和效率，因此如何利用多極化SAR豐富的極化信息對相似度進(jìn)行表征就顯得非常重要。多極化SAR能獲得地物目標(biāo)在不同極化收發(fā)組合下的回波特性，得到散射特性描述矩陣，全面反映了目標(biāo)的內(nèi)在散射機(jī)理，從而可以提供更加豐富的地物信息的信息，為信息挖掘提供了可能，在目標(biāo)檢測、識別、分類以及目標(biāo)參數(shù)反演等方面也具有顯著的優(yōu)勢。有效地利用目標(biāo)散射信息中的極化信息是極化雷達(dá)中目標(biāo)檢測、濾波以及識別的重要因素。在 Uit SARllJitff iJl^ff^ψ, il$"Multimodality Image Registration by Maximization of Mutual Information" (IEEE Trans on Medical Imaging,1997 :16(2) :187-198) 禾口“Alignment by maximization of mutual information，，，，(in Proc. 5th Int. Conf. Computer Vision, Cambridge, MA, 1995 :16-23)在信息論基礎(chǔ)上提出了基于互信息測度的相似度表征方法，最初是由Collignon等和Viola等于1995年引入圖像領(lǐng)域并獲得了較好發(fā)展，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種相似度表征方法。該方法主要利用多極化SAR的回波信號的功率信息或者某一個通道的灰度信息作為相似度表征的信息源，雖然具有較好的曲線銳度和抗噪聲性能，但由于該方法只使用了多極化SAR中的功率信息作為信息源，忽略了多極化SAR中多極化信息的利用，導(dǎo)致該方法用于后續(xù)多極化SAR圖像配準(zhǔn)過程中，圖像配準(zhǔn)的精度和效率有待進(jìn)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決多極化SAR圖像配準(zhǔn)中現(xiàn)有的相似度衡量方法只利用了多極化SAR的回波信號的功率信息或者某一個通道的灰度信息，忽略了多極化信息利用的問題，本發(fā)明提供一種基于多極化SAR通道間相干系數(shù)的雷達(dá)圖像相似度的表征方法，旨在利用多極化 SAR圖像所包含的豐富的極化信息。對于多極化SAR，多通道的特性為深入挖掘信息提供了可能，單純的幅度信息已經(jīng)不能滿足傳統(tǒng)的信息測度的計(jì)算需求，同時丟失了大量的有用信息。本發(fā)明中利用同極化通道，即HH，VV通道之間的相干系數(shù)信息進(jìn)行相似度表征，后續(xù)精確、高效的多極化SAR圖像配準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種極化合成孔徑雷達(dá)圖像相似度的表征方法，包括以下步驟步驟1在待表征相似度的多幅多極化SAR圖像中，計(jì)算每一幅多極化SAR圖像所有像素點(diǎn)(X，y)的HH通道和VV通道之間的相干系數(shù)Y13，進(jìn)而得到每一幅多極化SAR圖像對應(yīng)的相干圖Y。所述多極化SAR圖像均為M行N列大小的尺寸、記為MXN，每個像素點(diǎn)(x，y)均應(yīng)包含HH、HV和VV三種極化信息、對應(yīng)極化矢量表示為X = (HH，HV, VV)T = (si; s2, s3)。每一幅多極化SAR圖像所有像素點(diǎn)(X，y)的HH通道和VV通道之間的相干系數(shù) Y 13的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1. 一種極化合成孔徑雷達(dá)圖像相似度的表征方法，包括以下步驟步驟1在待表征相似度的多幅多極化SAR圖像中，計(jì)算每一幅多極化SAR圖像所有像素點(diǎn)(X，y)的HH通道和VV通道之間的相干系數(shù)Y13，進(jìn)而得到每一幅多極化SAR圖像對應(yīng)的相干圖Y ；所述多極化SAR圖像均為M行N列大小的尺寸、記為MXN，每個像素點(diǎn)(x，y)均應(yīng)包含HH、HV和VV三種極化信息、對應(yīng)極化矢量表示為X = (HH，HV, VV)T = (si; s2, s3)；每一幅多極化SAR圖像所有像素點(diǎn)(x，y)的HH通道和VV通道之間的相干系數(shù)γ 13的計(jì)算公式為
全文摘要
一種極化合成孔徑雷達(dá)圖像之間相似度的表征方法，屬于雷達(dá)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先在待表征相似度的多幅多極化SAR圖像中，計(jì)算每一幅多極化SAR圖像所有像素點(diǎn)(x，y)的HH通道和VV通道之間的相干系數(shù)γ13，進(jìn)而得到每一幅多極化SAR圖像對應(yīng)的相干圖γ；然后計(jì)算待表征相似度的多幅多極化SAR圖像中任意兩幅之間基于互信息的相似度MI(γA，γB)＝H(γA)+H(γB)-H(γA，γB)。本發(fā)明利用同極化通道之間的相干系數(shù)進(jìn)行相似度表征，提高了圖像信息的利用率；在估計(jì)極化通道間相干系數(shù)時，既利用了中心像素的信息，又利用了周圍像素的極化信息，提高了相干系數(shù)的穩(wěn)健性；采用了抗噪性能和銳度特性都較好的互信息測度來承接相干系數(shù)信息源從而進(jìn)行相似度表征；從而為后續(xù)精確、高效的多極化SAR圖像配準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號G01S13/90GK102495407SQ201110359949
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者宣延艷, 李文超, 楊建宇, 楊海光, 武俊杰, 石潔昀, 黃鈺林 申請人:電子科技大學(xué)