基于多个极化通道的SAR影像道路探测

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第4期，总第70期国土资源遥感No．4，20062006年12月15日REMOTESENSINGFORLAND&RESOURCESDec．，2006基于多个极化通道的SAR影像道路探测张广伟，邓喀中，张永红，余海坤(1．中国矿业大学环境与测绘学院，徐州221008；2．中国测绘科学研究院，北京100039)摘要：提出了一种从SAR影像的多个极化通道探测道路的新方法。首先，介绍了用边缘探测器构造道路探测器的方法；然后，将多参数统计假设检验的方法应用到全极化影像的信息融合中，并将该方法提取的结果与传统Tupin法提取的结果进行了比较。实验表明

2、，该方法对全极化SAR影像道路边缘的提取效果较好，具有一定的适用性。关键词：SAR影像；道路；边缘探测；多通道中图分类号：1’P75文献标识码：A文章编号：1001-070X(2006)04—0029一o4法。如图1所示，用两个相邻的矩形窗(视作不同0引言的边缘算子)沿每个像元对图像进行扫描，两个矩形由于SAR系统获取的影像不依赖于气候和光照条件，并且能对可见光和红外传感器获取的影像窗口进行有效的补充，近些年得到了越来越广泛的应用。高随着遥感领域高分辨率和多极化SAR系统数量的度H增多，人们对影像的自动化解译提出了更高要求。一般来说，由雷达系统和地面回波产生的噪声会以窗口宽r各种形式存

3、在于SAR影像中，传统的图像处理方法图1ROA算法原理示意图不能很好地解决这个问题。虽然从20世纪80年代窗分别具有不同的统计功能。由于SAR影像上道开始就陆续发展了一些针对噪声特性的SAR影像路地区的回波功率远小于路边背景区域的回波功处理算法，但主要集中于对多视、单极化和单频率影像的处理，如文献[1，2]中对道路的探测。随着发展率，所以，通过计算窗口间的回波比率，就可以显示的需要，现有的机载SAR系统和未来的星载SAR系出图像中所对应的道路边缘，并给出边缘的一个方向。如果再将矩形窗以当前像元为中心进行旋转，统都具备了获取多通道(如全极化、多频率等)SAR那么，就可以确定此像元可能沿其

4、它方向的边缘。数据的能力，这些数据将包含更多的地面信息，更有本文主要对有代表性的8个方向(0。，45。，90。，135。，利于信息提取。180。，225。，270。，315。)进行了实验，保留响应的最大本文提出了一种从多个极化通道SAR影像中值和对应的方向_3J。将现有的方法应用到单通道多提取道路边缘的方法。视SAR影像中，用文献[4，5]中给出的标准进行判1边缘的探测别，得到的结果会有一定的差别。1．2全极化sAR影像的边缘探测1．1单极化SAR影像的边缘探测极化SAR影像包含了每个像元后向散射系数矩阵的测量值，每个像元都可以分别用3种极化方由于乘性斑点噪声的存在，用传统的像元级滤式

5、(HH、HV和VV)来表示。在极化SAR影像中，利波模板不能很好地提取SAR影像中的道路边缘，为用多个通道进行道路探测的方法主要有两种：一种此，需要考虑影像中像元的更大邻域范围，并用适当的方法来确定目标边缘是否通过这个像元。本文是融合现有探测器在单通道图像中的探测结果；另一种是使用多参数统计的方法，即全极化SAR影像使用基于局部统计特性的ROA(RatioofAverage)算收稿日期：2006—04—10；修订日期：2006—05—06维普资讯http://www.cqvip.com·30·国土资源遥感2006正中乘性斑点噪声可以用均值为零的多个参数的正态分布合成，进而把从各单通道中

6、获取的道路信息作窗为单独的矢量进行混合处理。口图2给出了两种用于多个通道探测SAR影像道高度路边缘的方法。日单参数边缘探测罂多参数边缘探测罂图3边缘探测器示意图点，将两边矩形窗的统计值与中间的相比较，当统计差异小于某值时，探测器作出响应，认为这时的中心像元即为道路中心点，这样可以避免由单一边缘造成的虚警。给中心矩形窗一定的宽度就能探测出道图2两种SAR影像道路边缘探测方法流程路所对应的大致宽度。由此可见，为了适应不同的(左：单参数法；右：多参数法)道路种类，道路宽度参数是可变的。实际操作为了能够探测全极化SAR影像，文献[6，7]给中，可以通过窗口的统计获得道路的大致宽度。出一种Hot

7、ellings一统计假设检验方法，公式为在SAR影像中，常常需要去判断一段表现为明!二：盟一(1)：或暗的线段是否为目标对象。一般来说，由于道路nl+n2式中，／7,和／7,是观测的次数；、分别是两表面与雷达波长相比较为光滑，所以影像中道路总是表现为黑色线段，在这种情况下，我们就可以把亮个矩形窗的平均观测向量，一般用与样本均值间的度用到道路探测算法中。道路能不能被探测到的关绝对偏差值表示；C是用Pooled法计算出的协方差键是对中心矩形窗的平均