一种保持散射特性的极化SAR图像滤波方法之探究

合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)是一种应用非常广泛的高分辨率成像雷达，其具有全天候、多极化、多视角、多俯角获取数据能力，对云层、烟雾等有较强的穿透能力，被广泛应用与卫星侦查、地址探测等领域[1]。但是这些雷达设备获取的SAR图像，其要被清晰的识别，还需要进行很多的图像处理工作，其中极化SAR图像的滤波处理就是其中的一个重要的过程，对极化SAR图像进行滤波处理，改进极化SAR图像滤波处理算法，进一步提高SAR图像辨别能力，一直是SAR研究领域的热点[2]。本文介绍了极化SAR图像的特点，探讨了一种能够保持散射特性的极化SAR图像滤波方法，该方法在传统的极化SAR滤波Lee方法上增加了自适应窗口处理以及滤波参数预估计等步骤，有效的提高了传统的滤波方法的抑制相干斑的能力，同时能够很好的保持极化SAR图像的极化散射特性。

合成孔径雷达是一种利用雷达与目标之间的相对运动把尺寸较小的正式天线孔径采用数据处理的方法合成一个较大的等效的天线孔径的雷达[3]，其具有分辨率高、适应环境能力强和较强穿透掩盖物的能力，其被广泛应用与军事侦查、测绘、火控和制导等领域[4]。作为SAR 技术发展的一个重要方向——极化SAR 技术，极化SAR 主要是对极化SAR 图像中的相干斑进行抑制，由于其处理SAR 图像滤波效果非常好，并且有非常大的改进空间，所以一直以来都是学术科研领域关注的热点[5]。

极化SAR 滤波抑制的相干斑是存在于SAR 图像中的一种噪声非常强的颗粒状的斑点，由于存在着写相干的颗粒状的斑点，使得SAR 凸显的信噪比非常低、图像特征混乱，对挖掘图像中的有用信息带来了非常大的干扰[6] [7] [8]。在极化SAR 中，这些相干的噪声斑点影响更大，其存在于图像各个独立的通道，会严重的影响极化图像的相关性。因此，如何高效高质量的实现对极化SAR 图像进行滤波处理，有效的抑制SAR 图像中的相干斑， 对后续的SAR 图像的进一步处理和识别具有非常重要的意义[9] [10] [11]。

在众多学者和研发机构的努力下， 目前在处理极化SAR 图像滤波问题上已经出现了大量的可以实用的极化滤波技术，其中代表性的有极化白化滤波、最优加权滤波、极化矢量滤波和Lee 滤波等等，但是这些方法其滤波都是建立在传统的滤波技术基础之上，对传统的滤波方式进行了稍微的改进和重设计，其在设计的时候没有或者很少考虑到要保持图像的极化散射特性，这就使得很多算法在进行滤波处理后得到的滤波图像严重的破坏了原极化SAR 图像的散射特性[12] [13]。

而原极化SAR 散射特性往往是体现其图像目标特性的一个重要信息内容，所以被破坏后的极化SAR 图像，通常会加大对SAR 图像中的目标的识别难点，进而导致后续的图像中的有用信息被隐藏。虽然目前有部分算法已经意识到破坏极化SAR 图像的散射特性会导致一定的目标失踪和混乱等问题， 但是对其改进程度还是不理想， 其中代表性的有Lee