【摘 要】
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高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星,具有十二种工作模式。高分三号卫星还是我国第一颗被设计使用8年的低轨遥感卫星,能提供长时间并且稳定的数据服务,在各领域已经有广泛的应用。高分三号SAR图像道路检测是高分三号应用的一个重要组成部分,对地图更新、目标识别、影像匹配等方面具有重要的辅助意义。但是由于相干成像机理,
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高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星,具有十二种工作模式。高分三号卫星还是我国第一颗被设计使用8年的低轨遥感卫星,能提供长时间并且稳定的数据服务,在各领域已经有广泛的应用。高分三号SAR图像道路检测是高分三号应用的一个重要组成部分,对地图更新、目标识别、影像匹配等方面具有重要的辅助意义。但是由于相干成像机理,高分三号SAR图像出现明显的斑点,这严重影响图像的解译,尤其是强斑点背景下暗弱道路的检测变得异常困难。高分三号卫星具有较多成像模式和较高的分辨率,使得形成的高分三号SAR图像的边缘、点、纹理等信息异常明显,说明高分三号SAR图像具有良好的稀疏性。本文利用高分三号SAR图像的稀疏性设计了一套更适合高分三号SAR图像的道路检测流程。完成的工作主要如下:(1)高分三号SAR图像介绍。本文详细介绍了所研究的高分三号SAR图像,包括分辨率、成像模式等,强调了其具有良好稀疏性的特点,详细说明了本文所研究的高分三号SAR图像中强斑点干扰下的暗弱道路。(2)介绍了剪切波(Shearlet)理论和传统基于差分的边缘检测算法。作为多尺度几何分析工具的代表,剪切波具有最优的稀疏表示特征和很强的方向定位性,可以有效捕获边缘和其它各向异性特征信息,并且能准确描述高分三号SAR图像的稀疏特性,非常适合用于高分三号SAR图像的道路检测。本文还详细介绍了三个传统基于差分的边缘检测算法,分别是Sobel、LoG和Canny,并在实验中将所提算法和这三个算法进行对比。(3)基于剪切波,提出一种强斑点干扰下暗弱道路的检测方法。首先,使用Frost滤波对SAR图像进行滤波处理,在抑制斑点的基础上,尽量保留道路的有用特征。接着,使用剪切波对图像进行道路检测。最后,使用形态学处理对图像进行处理,去除伪边缘,得到最终结果。(4)为了验证所提算法的有效性,本文进行了三个实验。第一个实验是对所提算法的过程进行详细分析。第二个实验将所提算法和传统基于差分的三个边缘检测算法进行对比分析。第三个实验将所提算法和两种新的边缘检测算法进行对比分析。最后从抗斑点、完整度,光滑度和运行速度这四个方面对Sobel、LoG、Canny、两种新的边缘检测算法和本文所提算法进行定性分析。不同类型的高分三号SAR图像道路检测实验表明,本文所提方法能够有效克服斑点的干扰,完整光滑地检测出道路信息,非常适合高分三号SAR图像中强斑点干扰下暗弱道路的检测。(5)开发了一个基于剪切波的高分三号SAR图像道路检测软件。该软件使用MATLAB开发,在windows平台上运行,实现了本文所设计的基于剪切波的高分三号SAR图像道路检测方法,从而使得SAR图像的道路检测更加方便,高效。
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