Speckle reduction in SAR images based on an adaptive filtering in the frequency domain

Abstract

وجود اسپکل در تصاویر رادار با روزنه مصنوعی، به دلیل سیستم تصویربرداری همدوس، باعث ایجاد اثر دانه دانه‌ای در تصویر شده و برخی پردازش‌های شی‌گرا همانند قطعه‌بندی، خوشه‌بندی و یا شناسایی هدف را تحت تاثیر قرار می‌دهد. از این‌رو می‌توان اغلب الگوریتم‌های مورد استفاده در کاهش اثر اسپکل را در یکی از روش‌های مبتنی بر حوزه مکان، روش‌های مبتنی بر تبدیل و یا روش‌های وابسته به بهینه‌سازی طبقه‌بندی کرد. از جمله محدودیت‌های موجود در روش‌های مورد استفاده اغلب می‌توان به عدم حفظ بافت و ساختار تصویر و نیز وابستگی‌ اجرای الگوریتم به یک یا چند پارامتر تنظیم‌کننده اشاره کرد که همین موضوع، استفاده از این روش‌ها را در کاربردهای عملی با چالش رو به رو می‌سازد. از این‌رو در پژوهش حاضر، با در نظر گرفتن رفتار فرکانسی تصاویر SAR، روشی بر مبنای فیلترینگ تطبیقی طیف اندازه در حوزه فرکانس ارائه شده است. ایده اصلی روش پیشنهادی تخصیص یک مدل تحلیلی بر مبنای رفتار فرکانسی تصویر SAR، به طیف اندازه تبدیل فوریه آن و بازیابی خروجی با اثر اسپکل کاهش یافته است. روش پیشنهادی ضمن حفظ بافت‌های ظریف تصویر، به طور قابل ملاحظه‌ای اثر اسپکل را کاهش می‌دهد. علاوه بر آن الگوریتم پیشنهادی به صورت خودکار اجرا شده و نیازی به برآورد پارامترهای تنظیمی ندارد. همچنین در تصاویر با پیچیدگی بافت زیاد و در روش‌های کانوولوشن مکانی که نیاز به تنظیم ابعاد کرنل دارد، مرتبه محاسباتی پایین‌تری خواهد داشت. نتایج ارزیابی نشان می‌دهد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با فیلترهای مکانی تطبیقی، ضمن بهبود 50 درصدی شاخص تعداد منظرهای معادل در تصاویر SAR، مقدار شاخص حفظ لبه را نیز به طور میانگین برای تصاویر SAR و شبیه‌سازی SAR حدودا 50 و 30 درصد بهبود می‌بخشد.