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为了便于合成孔径雷达(SAR)图像的人工视觉解译,提出了一种SAR图像的可视化方法。用参数化的方法对SAR图像数据进行负指数变换;用Mean-shift算法估计变换后图像直方图分布的众数调整变换参数;对原SAR图像重新进行变换。实验结果表明:与传统方法相比,该方法得到的图像能适当的拉伸暗目标像素值,同时能较好地显示亮目标的细节;而且具备一定的鲁棒性,适用于不同场景的 SAR图像。
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ISSN
1000-0054
清华大学学报(自然科学版)
2011
年第
51
卷第
7
期
21/26
983-987
CN-11-2223/N
J
Tsinghua
Univ (Sci &
Tech)
,
2011
,
Vo
l.
51 ,
No.7
基于负指数变换和
Mean-shift
算法的
SAR
图像可视化方法
周广益,钟华,杨健
(清华大学电子工程系,北京
100084)
摘
要:为了便于合成孔径雷达
(SAR)
图像的人工视觉解
译,提出了一种
SAR
图像的可视化方法。用参数化的方法
对
SAR
图像数据进行负指数变换;用
Mean-shift
算法估计
变换后图像直方图分布的众数调整变换参数;对原
SAR
图
像重新进行变换。实验结果表明:与传统方法相比,该方法
得到的图像能适当的拉伸暗目标像素值,同时能较好地显示
亮目标的细节;而且具备一定的鲁棒性,适用于不同场景的
SAR
图像。
关键词:合成孔径雷达
(SAR)
;可视化;负指数变换;
mean-shift
算法
中图分类号:
TN
958
文献标志码
:A
文章编号
1000-0054(2011)07-0983-05
Visualization
method
for
SAR
images
based
on
a
negative
exponential
transformation
and
mean-shift
algorithm
ZHOU
Guangyi ,
ZHONG
Hua , Y
ANG
Jian
(Department
of
Electronic Engineering, Tsinghua University ,
Beijing 100084, China)
Abstract: A visualization
method
was developed for
synthetic
aperture
radar
(SAR)
images to facilitate visual
interpretation
of
SAR
images. A negative exponential
transformation
is performed on
the
original
SAR
image
with
the
transform
parameter
then
modified
based on
the
mode of
the
output
image
histogram
which
estimated
by
the
mean-shift algorithm.
The
original image is
then
re-transformed
using the modified
paramete
r.
Test
results
show
that
this
method
appropriately
stretches
the
dark
pixels while
the
bright details
are
preserved.
The
robustness
of
this
method
is
demonstrated
using
SAR
images of various scenes
Key words:
synthetic
aperture
radar
(SAR);
visualization; negative
exponential
transformation;
mean-shift
algorithm
合成孔径雷达
(synthetic
aperture
radar
,
SAR)
具有全天时、全天候的工作特性
[IJ
。这使得在伴随
阴雨天气的自然灾害发生时,如地震、泥石流等,
SAR
图像可以及时、有效地反映灾区的受灾状况。
然而地物目标的电磁散射特性差异悬殊、强度动态
范围大的特点决定了
SAR
图像并不适合人眼观看,
因此
SAR
图像的快速可视化处理是一个有重大实
际应用价值的问题。
人们常采用的可视化处理方法有
2
种:方法
l
是将原始
SAR
图像除以所有像素幅度的均值,将结
果大于
1
的像素强行置为
1
,这样实现归一化后再
映射到
O~255
灰度级;方法
2
是将所有像素强度
值排序,依强度从大到小将等数量的像素分配给
256
个灰度级,强行构造一个均匀的直方图分布【
2J
。
方法
1
得到的图像通常有过多的像素值为1,图像
直方图过于偏向亮端,亮目标的细节无法显示;方
法
2
不适合所有图像,因为它忽视了图像由于场景
不同而应该存在的直方图分布的差异,
SAR
图像
中经常存在大面积暗背景,对于这类图像会造成暗
目标像素值的过度拉伸,斑点噪声明显。
本文提出了一种参数化的
SAR
图像动态范围
变换的方法,将像素值压缩到凹,1)的范围内,再将
其映射到
O~255
灰度级,实现
SAR
图像的可视化
处理。
1
SAR
图像特性
1. 1
SAR
数据统计特性
SAR
图像各像素的散射值为一个复数,
s a
十
jb
,
(1)
可将它看作一个复随机变量。
SAR
图像中每个散
射单元的回波
5
可看作无数小散射体的回波之和。
依据中心极限定理
,
a
和
b
独立同分布,均满足
Gauss
分布
[3J
其联合分布为
l'
(a
2
+ b
2
)
l
p(
α
,的=了寸
expl
一一
τ7-1
LπσL
c.
σ
」
收稿日期:
2010-11-26
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(40871157)
作者简介:周广益
0984-)
,男(汉)
,黑龙江,博士研究生。
通信作者:杨健,教授,
E-mail:
yangjian_ee@tsinghua.edu.cn
(2)
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