
第 33卷第8期
2016年 8月
计 算 机 应 用 研 究
Application Research of Computers
Vo1.33 No.8
Aug.2016
基于 FCM算法的 SAR图像相干斑噪声滤波算法研 究 水
李玉峰 ,李景芳H
(1.沈 阳航 空航 天 大学 电子信息工程学院,沈阳 110136;2.东南 大学 移动 通信 国家重点 实验 室 ,南京 210096)
摘 要:针对 FCM分割对 SAR图像斑点噪声敏感的特点,提 出了一种新的去噪方法。所提 出的方法主要分三
个步骤:首先,分别对获得的两幅 同源不同时相的 SAR图像 进 行 小波和 Lee滤波结合 去噪 ;然后 ,通过 对数 比值
检测方法获得变化信息,利用双边滤波器处理变化信息 ,以获得能保留图像丰富细节信息的图像 降噪效果;最
后 ,利 用 FCM 方法把 变化信 息分成 两类 ,这样 就可 以获得 变化 检测 结果 。Ottawa地 区的部 分 图像 作 为检 测 算法
性能的数据库。将去噪方法相互比较 ,结果表明提 出的算法分类正确率达到 98.29% ,优于其他去噪方法。
关键词:SAR图像 ;小波 变换 ;Lee滤波;双边 滤波 ;FCM 分割 ;变化检 测
中图分类号:TP391.41 文献标志码:A 文章编号 :1001.3695(2016)08.2496.04
doi:10.3969/j.issn.1001—3695.2016.08.057
Coherent noise filtering algorithm in SAR images based on FCM algorithm
Li ̄ufeng【'
,
Li Jingfang”
(1.College ofElectronics&Information Engineering,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China;2.National Mobile Communi—
cations Research Laboratory,Southeast University, ng 210096,China)
Abstract:In order to improve FCM segmentation,this paper proposed a new image denoising method.The traditional FCM
method was sensitive to SAR image speckle noise.The proposed method worked in three steps.First of all,this paper used the
wavelet transform method combined with Lee filtering method to denoise two SAR images respectively.The two images were of
homologous phase from same area.Then,the logarithmic ratio detection method achieved the change information.W ith the bi—
lateral filter,the denoising result could keep ample details of image.Finally,the FCM method divided the change inform ation
into two classes,and achieved the change detection result.This method took the parts of image of Ottawa area as data set for
the perform ance evaluation. Compared with other denoising methods,the resuhs show that the classification accuracy of the
proposed algorithm reaches 98.29% ,SO it is better than other algorithm s.
Key words:SAR image;wavelet transform ;Lee filtering;bilateral filtering;FCM segmentation;change detection
0 引 言
可见光是一种非主动式成像 ,所 以在夜 晚或者 光照不足的
条件下 就无法获得令 人满意的光学遥感 图像。而 SAR由于其
全天候 、全天时 的特点 ,应 用范 围非 常广泛 ,可 以检测 地震 、洪
灾等的变化 ,能够在第一 时 间获 得灾 区的公路 、建筑 物 以及 水
利设备发生的受损情况 ,为灾 区居民转移 以及 救助方式提供战
略支持 。但是 由于 SAR成 像方 式是 一种相 干成 像 ,所 以 SAR
成像之后会存在大量 的相干 斑噪声 … 。相 干斑噪 声使 图像 信
噪 比降低 ,不利 于图像 的解 译以及图像的相关处理 。斑点噪声
是为了形成图像像素,而将分辨单元不同散射体的回波相干合
并时产生 的。它是 由雷达 工作方 式和处 理方法 的处理本 质所
决定 的。斑点噪声不能完全去掉 ,只能尽量抑制它 。
SAR图像 中的斑点 噪声 与其他 图像 中的噪声 有根本 的差
别 。其斑 点噪声来 源于 雷达 回波 信号 ,是 因为 SAR系统 本质
是一种相干系统 ,而常见 图像 中包 含的噪声 是来 源于采样 、量
化和传输等数字化 过程 。因此 ,严格 地说 ,相干斑 噪声不 是 噪
声 ,而是类 似噪声 。
SAR图像变化 检测 方面 主要 有两个 难 点 :一是 航迹 方 向
不 同使 SAR图像对 象的表 示方 法不 同 ;二 是存 在着 大量 的相
干斑噪声的影响 。
相干斑噪声抑制流程如图 1所示。
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图 1 相干斑噪声抑制流程
斑点噪声的存在给地物 目标 的判读带来 了许 多困难 ,尤其
是孤立 的点 目标 和人 工建 筑物 ,产 生大量 的虚警 概率 。关 于
SAR图像 的相干斑滤波的研究一 直是一个 热点 ,到 目前为 止 ,
还没有一个统一 的理论体 系。
SAR图像 变化检 测 方法 可 以分为 两大类 :一 是基 于像
素 的变化检测方式 ,目前 比较常用的是 图像差值法和 图像 比值
法 ;二是 基 于区域 的变 化 检测方 法 ,首 先将 SAR图像 进行 分
割 ,得到区域图像 ,然后 再在 区域 的基 础上进行 分割 。本 文 主
要利用对数 比值方法 和 FCM方法进行变化检测 。
FCM算法 的数学理 论基 础 已经很完 善 ,近 些年 来被 引用
到 图像处理领域 中。其实质是求解 非凸优化问题 的迭代算法 。
它是一种基于划分的聚类算法。FCM算 法 的大致 思 想是 :划
收稿 日期 :2015—04-20 修 回 日期 :2015—06—09 基 金 项 目: 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 (61171081);航 空科 学基 金 资 助 项 目
(20122654);江苏省博士后 基金 资助项 目(1101077c)
作者简介 :李玉峰(1969一),男,教授 ,博士,主要研 究方向为 图像压缩与传输技术、无线通信理论及 应用等 ;李景 芳(1989一),女(通信作 者),硕
士 ,主要研 究方向为信号与信息处理(1jfhenan@sina.corn).