Signal and Data Processing

fa توسعه روش‌های مبتنی بر رفع نویز اسپکل تصویر جهت رفع نویز ویدئو ویسار Extending SAR Image Despckling methods for ViSAR Denoising مقالات پردازش تصویر Paper پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">رادارهای سار (SAR) یکی از ابزارهای تصویربرداری در شرایط مختلف آب‌ و هوایی در کاربردهای نقشه‌برداری، نظامی، منابع زمینی و عمرانی می‌باشند. در سال‌های اخیر یک رادار جدید، جهت ثبت ویدئو اشیا در حالت حرکت با توسعه رادارهای سار به نام ویدئوسار یا به‌اختصار ویسار (ViSAR) برای نظارت محیطی ارائه‌شده است. به مانند تصاویر سار، یکی از چالش‌های اساسی در داده ویسار نیز وجود نویز اسپکل است. در این مقاله با سفارشی‌سازی روش‌های رفع نویز تصویر برای رفع نویز ویدئو ویسار، سه رویکرد مختلف شامل "فریم به فریم"، "میانگین‌گیری" و "سه بعدی" ارائه و ارزیابی شده است. در رویکرد نخست، بدون توجه به بُعد زمان هر فریم از ویدئو به‌صورت مجزا رفع نویز شده و در رویکرد دوم، از میانگین‌گیری فریم‌های رفع‌ نویزشده در بُعد زمان استفاده شده‌است. در رویکرد سه بعدی، از بلاک‌های سه‌بعدی در بُعد مکان و زمان برای رفع نویز در ویدئو استفاده شده است. علاوه بر این رویکردها، راهکار جدیدی با نام ViSAR Incremental BM3D یا به اختصار ViSAR-IBM3D با توسعه روش مشهور رفع نویز تصویر SAR-BM3D نیز ارائه شده که توانسته است با تغیر ساختار این روش برای ویدئو، زمان اجرای کمتر و حفظ جزئیات بهتری را به همراه آورد. روش SAR-BM3D در گام نخست در فضای موجک تخمین اولیه از تصویر بدون نویز را محاسبه کرده و سپس در گام دوم به‌کمک تصویر نویزی و تخمین اولیه، تصویر رفع نویز شده نهایی را تخمین می‌زند. در روش ViSAR-IBM3D با بهره‌گیری از همبستگی بین فریم‌های متوالی ویدئو، از نتیجه فریم قبلی برای رفع نویز فریم جاری استفاده شده تا بتوان علاوه بر حفظ جزئیات و تمایز تصاویر، زمان اجرای الگوریتم را نیز بهبود بخشید. نتایج به‌دست‌آمده بر روی ویدئو با نویز شبیه‌سازی و همچنین ویدئو واقعی ویسار، کارایی رویکرد سه‌بعدی پیشنهادی نسبت با سایر رویکردها و همچنین کارایی بالاتر روش پیشنهادی ViSAR-IBM3D نسبت به روش‌های قبلی را نشان می‌دهد.  </div> <div style="text-align: justify;">Synthetic Aperture Radar (SAR) is widely used in different weather conditions for various applications such as mapping, remote sensing, urban, civil, and military monitoring. Recently, a new radar sensor called Video SAR (ViSAR) has been developed to capture sequential frames from moving objects for environmental monitoring applications such as image or video segmentation, classification and change detection. Same as SAR images, the major problem of ViSAR is the presence of speckle noise. In this paper, the performance of several image-based denoising methods is studied for de-speckling of ViSAR frames through “Frame-by-Frame”, “Averaging” and “3D” schemes. In “Frame-by-Frame” scheme, each video frame is denoised independently of the other frames; whereas, in “Averaging” scheme, the denoised images are averaged along a time window. In “3D” scheme, denoising is performed on 3D blocks in space-time (x-y-t) domain. In addition to these schemes, a novel extension on SAR-BM3D method, called ViSAR Incremental BM3D (ViSAR-IBM3D) approach is proposed for video denoising. The SAR-BM3D method performs denoising in two steps. At the first step, it uses wavelet denoising to primitively denoise the original image; in the next step, this image in combination with the original image are used to estimate the final denoised image. The main challenge of SAR-BM3D method is high time complexity especially for video frames. Here, in ViSAR-IBM3D, we benefit from the correlation between the frames of video and utilize the denoised images in previous frame to de-speckle the current frame. The proposed method can remarkably reduce the time complexity and improve preserving the details and the contrast of the denoised frames. The experimental results evaluated on real-world ViSAR video as well as video with simulated noises show that the proposed 3D filtering scheme and the proposed ViSAR-IBM3D method achieve better denoising performance than the other ones.</div> رفع نویز اسپکل, سار, ویدئو ویسار, SAR-BM3D, ViSAR-IBM3D SAR, ViSAR, Noise, Speckle, SAR-BM3D, ViSAR-IBM3D 137 152 http://jsdp.rcisp.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1849-2&slc_lang=fa&sid=1 Zahra Abedi زهرا عابدی zahra.abedi@stu.yazd.ac.ir 100319475328460011013 100319475328460011013 No Yazd University دانشگاه یزد Mahdi Yazdian-Dehkordi مهدی یزدیان دهکردی yazdian@yazd.ac.ir 100319475328460011014 100319475328460011014 Yes Yazd University دانشگاه یزد