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针对SAR图像感兴趣区域分割问题，提出了一种基于统计模型的变分水平集分割方法。该方法在分析SAR图像特征的基础上，利用相干斑噪声的统计模型直接定义了关于水平集函数的能量泛函，不同于一般水平集方法中关于参数化曲线的能量泛函。通过极小化能量泛函，建立了水平集函数演化的偏微分方程。对水平集演化方程的数值求解，实现了对SAR图像感兴趣区域的分割。分别采用模拟和真实SAR图像对提出的方法进行了验证，试验结果表明该方法充分利用了SAR图像的特征信息，不需要相干斑噪声预处理，能够准确实现对SAR图像感兴趣区域的分割。