基于区域结构信息与边缘几何惩罚的SAR图像分割方法与流程

技术特征：
1.一种基于区域结构信息与边缘几何惩罚的sar图像分割方法，其特征在于，步骤如下：步骤一，对sar图像进行预处理：读取尺寸为m
×
n的待分割sar图像，并将其转换为幅度格式，其中m≥250，n≥250；步骤二，计算幅度格式sar图像中每个像素的局部巴氏距离：利用三种尺寸的矩形旋转双窗，计算量化后的sar图像中每个像素的巴氏距离bd
θ,s
(x
m
,y
n
)，(x
m
,y
n
)表示像素坐标，得到与图像尺寸一致的m
×
n维巴氏距离：(x,y)＝{(x1,y1),(x2,y1),
…
,(x
m
,y1),(x1,y2),(x2,y2),
…
,(x
m
,y2),
…
(x
m
,y
m
),
…
,(x
m
,y
n
)}，θ表示三种尺寸旋转双窗的旋转角度，θ∈{0,π/8,2π/8,
…
7π/8}；三种尺寸旋转双窗中的单个窗口面积s分别如下：s/4、s、4s；步骤三，对幅度格式sar图像进行初始分割：步骤四，由初始分割出发，计算第i次迭代区域合并时的区域划分r
i
中相邻区域之间的统计相似性度量、构造区域结构信息度量和边缘几何代价，其中步骤五，计算第i次迭代区域合并时的区域划分r
i
中相邻区域之间的合并代价函数其中，η表示区域结构信息的权系数，λ表示边缘几何项的权系数；步骤六，设置合并终止条件，即合并代价函数值得门限t
h
∈[0,4]，当某轮迭代区域合并时，相邻区域之间的代价函数值均大于t
h
时，区域合并结束，输出最终的sar图像分割结果。2.根据权利要求1所述的基于区域结构信息与边缘几何惩罚的sar图像分割方法，其特征在于，步骤三，对幅度格式sar图像进行初始分割，具体如下：3-1)在不同尺寸、不同角度的旋转矩形双窗下，根据每个像素的局部巴氏距离bd
θ,s
(x
m
,y
n
)，融合计算幅度格式sar图像每个像素的边缘强度映射esm(x
m
,y
n
)，则m
×
n维像素的边缘强度映射记为：对其进行滤波和阈值化处理，得到阈值化处理后的m
×
n维的边缘强度映射esm
′
(x,y)；3-2)对阈值化处理后的边缘映射强度esm
′
(x,y)进行分水岭变换和粗合并，得到包含n个区域的幅度格式sar图像的初始分割r0，其中n表示初始分割中的区域数量，表示r0中的第j个区域。3.根据权利要求2所述的基于区域结构信息与边缘几何惩罚的sar图像分割方法，其特征在于，由初始分割出发，计算第i次迭代区域合并时的区域划分r
i
中相邻区域之间的统计
相似性度量、构造区域结构信息度量和边缘几何代价，具体如下：4-1)计算统计相似性度量；对相邻区域和通过二者的灰度直方图h
r
(t)和h
s
(t)计算二者间的巴氏距离，并利用区域面积构造统计相似性度量)如下：其中，其中，表示区域包含的像素个数，表示区域包含的像素个数，q表示图像直方图的量化水平；4-2)构造区域结构信息度量计算相邻区域和的灰度均值和并利用a
×
a的矩形结构对和进行腐蚀操作，得到区域和其中a≥3；分别计算相邻区域和的空间协方差矩阵；的空间协方差矩阵；其中，(x
r
,y
r
)表示区域内像素的坐标，(x
s
,y
s
)表示区域内像素的坐标，τ0为空间协方差矩阵r
rir
(τ
x
,τ
y
)和的最大位移量，τ
x
为和水平方向的位移量，τ
y
表示和垂直方向的位移量，-τ0≤τ
x
,τ
y
≤τ0；和分别表示区域和包含的像素个数，则二者间的结构信息度量计算如下：4-3)基于相邻区域边缘的几何特性，构造边缘几何惩罚3)基于相邻区域边缘的几何特性，构造边缘几何惩罚其中，表示相邻区域和之间的公共边缘长度，(1 (|l
r,s
|-1)/|γ
r,s
|)2表征边缘的几何复杂度，其中直线的复杂度最低，l
r,s
表示相邻区域和公共边缘的像素集合，|l
r,s
|表示该公共边缘的长度，γ
r,s
表示相邻区域和公共边缘用多边形逼近时需要的线段的集合，|l
r,s
|表示该集合中的线段个数。

技术总结
本发明公开了一种基于区域结构信息与边缘几何惩罚的SAR图像分割方法，以提升对复杂场景SAR图像的分割精度，实现步骤为：对SAR图像进行预处理并计算幅度格式SAR图像的巴氏距离；对幅度格式SAR图像进行初始分割；由初始分割出发，分别计算相邻区域之间的统计相似性度量、区域结构信息度量和边缘几何惩罚，并构造区域合并代价函数；根据合并代价函数进行迭代区域合，并设置终止条件；将满足合并终止条件时的合并结果输出得到SAR图像分割的最终结果。本发明能够有效描述复杂场景SAR图像的结构信息和边缘几何信息，显著改善分割精度，可用于场景分类、地理测绘、灾害评估、目标检测与识别等领域。识别等领域。识别等领域。


技术研发人员：樊书辰 王松 丁其洪 姚琛 苏抗 王铁丹 卞新豪 张帆 曹鑫 薄超 胡亚松
受保护的技术使用者：中国航天科工集团八五一一研究所
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2022/8/1