CN104463895B - 一种基于sar的地表监测图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于SAR的地表监测图像处理方法，包括分别获取同一时刻和同一地表监测区域的SAR图像，进行边缘轮廓提取，进行滤波预处理，像素处理后得到平均像素，利用最小二乘法选出预处理SAR图像，将预处理SAR图像中的所有像素对应求和后取平均值，作为处理后SAR图像中的对应像素，重构后得到处理后的SAR图像，再获取不同时刻和同一地表监测区域SAR图像，得到所有时刻的经过处理后的SAR图像，本方法处理方式简单，计算量小，匹配对准容易，并且经过处理后的地表监测图像更加精确，对于土地情况的地表监测更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及遥感图像处理领域，更具体地说涉及到基于SAR的土地资源监测图像处理方法。
背景技术
近年来城市发展迅速，深化土地管理制度改革，实行统一规划、统一征地、统一开发、统一出让、统一管理的“五统一”土地使用制度，做到集约用地、节约用地，对于促进城乡经济协调发展，加快城市化进程具有极为重要作用，而对于土地情况的地表监测也变的尤为重要。
星载SAR可以全天候、全天时、大面积获取高分辨率的地标图像数据，并且不受烟尘、云雾限制，因此有着广泛的应用，可应用于军事、农业、导航、地理监视等诸多领域。SAR数据具有固定的重访周期，相对于光学遥感而言，更加适合地表监视和动态的监测。SAR图像的分析和处理要远比一股光学图像的分析和处理困难得多，SAR图像不能像光学图像那样能直观地被理解。作为一种成像雷达，SAR系统工作在微波波段，靠相干成像，因此，其成像机理要比传统的光学遥感成像机制复杂得多，并且SAR图像具有特殊的辐射和几何畸变，其信息形成的机理和信息提取的方法也和传统的光学遥感图像有很大的不同。SAR图像是地面目标平均散射系数的反应，由于种种内部或者外部的原因，使得SAR图像中具有强烈的斑点噪声，图像的失真度较高，因此需要对图像进行处理。然而，目前对于地表监测图像的处理局限于同一时间的单幅SAR图像，或者不同时间的不同图像，处理方式复杂，计算量大，对准困难，精度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于SAR的地表监测图像处理方法，其处理方式简单，计算量小，匹配对准容易，并且经过处理后的地表监测图像更加精确，对于土地情况的地表监测更加准确。
基于SAR的地表监测图像处理方法，依次包括以下步骤：
(1)分别获取同一时刻和同一地表监测区域的分辨率为N×M的5幅SAR图像，采用边缘检测算法分别对5幅SAR图像进行边缘轮廓提取，将边缘轮廓提取部分，分别进行滤波预处理；
(2)将分别进行滤波预处理过的边缘轮廓提取部分中的每一个像素与其邻近的8个像素构成3×3的像素块，按照如下公式分别得到处理后的每一个像素：
其中，Pij为对应处理前第i行、第j列的像素值，PIJ为对应经过处理后的第i行、第j列的像素值，其中i＝1,2,…,N,j＝1,2,…,M；
(3)将与5幅SAR图像对应的经过处理后的第i行、第j列的像素值PIJ进行平均值计算，得到平均像素
(4)利用最小二乘法，分别将与5幅SAR图像对应的经过处理后的第i行、第j列的像素值PIJ与平均像素相减后作平方，求得每一幅SAR图像对应的误差平方和，选出误差平方和最小的2幅作为预处理SAR图像；
(5)将所述预处理SAR图像中的所有像素对应求和后取平均值，作为处理后SAR图像中的对应像素，重构后得到处理后的SAR图像；
(6)分别获取不同时刻和同一地表监测区域的分辨率为N×M的5幅SAR图像，重复步骤(1)-(5)得到所有时刻的经过处理后的SAR图像。
附图说明
图1SAR的地表监测图像处理方法流程图
具体实施方式
基于SAR的地表监测图像处理方法，依次包括以下步骤：
(1)分别获取同一时刻和同一地表监测区域的分辨率为N×M的5幅SAR图像，采用边缘检测算法分别对5幅SAR图像进行边缘轮廓提取，将边缘轮廓提取部分，分别进行平滑滤波预处理，经过预处理后的图像更加清晰，对比度更高；
(2)将分别进行滤波预处理过的边缘轮廓提取部分中的每一个像素与其邻近的8个像素构成3×3的像素块，按照如下公式分别得到处理后的每一个像素：
其中，Pij为对应处理前第i行、第j列的像素值，PIJ为对应经过处理后的第i行、第j列的像素值，其中i＝1,2,…,N,j＝1,2,…,M；
(3)将与5幅SAR图像对应的经过处理后的第i行、第j列的像素值PIJ进行平均值计算，得到平均像素
(4)利用最小二乘法，分别将与5幅SAR图像对应的经过处理后的第i行、第j列的像素值PIJ与平均像素相减后作平方，求得每一幅SAR图像对应的误差平方和，选出误差平方和最小的2幅作为预处理SAR图像；
(5)将所述预处理SAR图像中的所有像素对应求和后取平均值，作为处理后SAR图像中的对应像素，重构后得到处理后的SAR图像；
(6)分别获取不同时刻和同一地表监测区域的分辨率为N×M的5幅SAR图像，重复步骤(1)-(5)得到所有时刻的经过处理后的SAR图像。
优选地，还包括步骤(7)对所有时刻的经过处理后的SAR图像进行配准。
优选地，所述步骤(7)中对所有时刻的经过处理后的SAR图像进行配准是通过对每一幅处理后的SAR图像进行均匀分块，在每一个均匀分块中提取一个特征窗口，基于第一幅处理后的SAR图像的特征窗口的中心位置，进行配准。
优选地，步骤(7)中的配准采用归一化互相关匹配模板法进行匹配。
优选地，还包括步骤(8)，建立云数据库，将步骤(6)中所有经过处理后的SAR图像以及步骤(7)中经过配准的所有SAR图像上传至建立云数据库进行存储，作为备份数据，供远程客户端查询。
优选地，远程客户端为手机、平板电脑、PC和/或其他终端。
优选地，所述边缘检测算法为Canny边缘检测算法或Touzi边缘检测算法。
本方法处理后的SAR图像更加真实的反应了监测地表情况，处理方式简单，计算量小，匹配对准容易，对于土地情况的地表监测更加准确，对于集约用地、节约用地，对于促进城乡经济协调发展，加快城市化进程具有极为重要作用。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。
Claims (6)
1.一种基于SAR的地表监测图像处理方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)分别获取同一时刻和同一地表监测区域的分辨率为N×M的5幅SAR图像，采用边缘检测算法分别对5幅SAR图像进行边缘轮廓提取，将边缘轮廓提取部分，分别进行滤波预处理；
(2)将分别进行滤波预处理过的边缘轮廓提取部分中的每一个像素与其邻近的8个像素构成3×3的像素块，按照如下公式分别得到处理后的每一个像素：
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其中，Pij为对应处理前第i行、第j列的像素值，PIJ为对应经过处理后的第i行、第j列的像素值，其中i＝1,2,…,N,j＝1,2,…,M；
(3)将与5幅SAR图像对应的经过处理后的第i行、第j列的像素值PIJ进行平均值计算，得到平均像素
(4)利用最小二乘法，分别将与5幅SAR图像对应的经过处理后的第i行、第j列的像素值PIJ与平均像素相减后作平方，求得每一幅SAR图像对应的误差平方和，选出误差平方和最小的2幅作为预处理SAR图像；
(5)将所述预处理SAR图像中的所有像素对应求和后取平均值，作为处理后SAR图像中的对应像素，重构后得到处理后的SAR图像；
(6)分别获取不同时刻和同一地表监测区域的分辨率为N×M的5幅SAR图像，重复步骤(1)-(5)得到所有时刻的经过处理后的SAR图像。
2.如权利要求1所述的基于SAR的地表监测图像处理方法，其特征在于：还包括步骤(7)对所有时刻的经过处理后的SAR图像进行配准。
3.如权利要求2所述的基于SAR的地表监测图像处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中对所有时刻的经过处理后的SAR图像进行配准是通过对每一幅处理后的SAR图像进行均匀分块，在每一个均匀分块中提取一个特征窗口，基于第一幅处理后的SAR图像的特征窗口的中心位置，进行配准。
4.如权利要求3所述的基于SAR的地表监测图像处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中的配准采用归一化互相关匹配模板法进行匹配。
5.如权利要求4所述的基于SAR的地表监测图像处理方法，其特征在于：还包括步骤(8)，建立云数据库，将步骤(6)中所有经过处理后的SAR图像以及步骤(7)中经过配准的所有SAR图像上传至云数据库进行存储，供远程客户端查询。
6.如权利要求5所述的基于SAR的地表监测图像处理方法，其特征在于：所述边缘检测算法为Canny边缘检测算法或Touzi边缘检测算法。
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