第二章 相干斑点噪声的形成原理与斑点噪声模型
相干斑点噪声是SAR影像的重要特征之一。要进行新滤波器的设计和开发，有必要了解斑点噪声的形成原理和斑点噪声模型以及其他相关知识，因此本章就斑点噪声的形成原理，概率分布函数、自相关函数、功率谱以及人们比较公认的斑点噪声模型做一个简要的介绍。
2.1 斑点噪声的形成原理
SAR影像上的斑点噪声是这样形成的[31]，即当雷达波照射一个雷达波长尺度的粗糙表面时，返回的信号包含了一个分辨单元内部许多基本散射体的回波，由于表面粗糙的原因，各基本散射体与传感器之间的距离是不一样的，因此，尽管接收到的回波在频率上是相干的，回波在相位上已不再是相干的；如果回波相位一致，那么接收到的是强信号，如果回波相位不一致，则接收到的是弱信号。一幅SAR影像是通过对来自连续雷达脉冲的回波进行相干处理而形成的。其结果是导致回波强度发生逐像素的变化，这种变化在模式上表现为颗粒状，称为斑点噪声（Speckle）。SAR影像上斑点噪声的存在产生了许多后果，最明显的后果就是用单个像素的强度值来度量分布式目标的反射率会发生错误。
斑点噪声在SAR影像上表现为一种颗粒状的、黑白点相间的纹理。例如，对于一个均匀目标，如一片草覆盖的地区，在没有斑点噪声影响的情况下，影像上的像素值会呈现淡的色调（图2.1 A）；然而，每个分辨单元内单个草的叶片的回波会导致影像上某些像素比平均值更亮，而另外一些像素则比平均值更暗（图2.1 B），这样，该目标就表现出斑点噪声效果[32]。
图2.1 斑点噪声的影响效果
2.2 斑点噪声的特征[33] 2.2.1 斑点噪声的概率分布函数
2.2.1.1单视SAR图像
前人在光学和SAR影像斑点噪声的理论分析上已经做了大量工作[31]、[34]
。单视图像的斑点噪声服从负指数分布，对均匀的目标场景，图像的像素强度的概率分布为：
IIIIp)/exp()( (2.1)
通信原理-----噪声
通信原理
-----噪声
噪声，从广义上讲是指通信系统中有用信号以外的有害干扰信号，习惯上把周期性的、规律的有害信号称为干扰，而把其他有害的信号称为噪声。
噪声可以笼统的称为随机的，不稳定的能量。它分为加性噪声和乘性噪声，乘性噪声随着信号的存在而存在，当信号消失后，乘性噪声也随之消失。在这里我们主要讨论加性噪声。
一、信道中加性噪声的来源，一般可以分为三方面：
1 人为噪声
人为噪声来源于无关的其它信号源，例如：外台信号、开关接触噪声、工业的点火辐射等，这些干扰一般可以消除，例如加强屏蔽、滤波和接地措施等
2 自然噪声
自然噪声是指自然界存在的各种电磁波源，例如：闪电、雷击、太阳黑子、大气中的电暴和各种宇宙噪声等，这些噪声所占的频谱范围很宽，并不像无线电干扰那样频率是固定的，所以这种噪声难以消除。
3 内部噪声
内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声，例如：电阻中自由电子的热运动和半导体中载流子的起伏变化等。内部噪声是由无数个自由电子做不规则运动形成的，它的波形变化不规则，通常又称起伏噪声。在数学上可以用随即过程来描述这种噪声，因此又称随机噪声。
随机噪声的分类
常见的随机噪声可分为三类:
（1）单频噪声
单频噪声是一种连续波的干扰（如外台信号），它可视为一个已调正弦波，但其幅度、频率或相位是事先不能预知的。这种噪声的主要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测。因此，单频噪声并不是在所有通信系统
中都存在。
(2)脉冲噪声
脉冲噪声是突发出现的幅度高而持续时间短的离散脉冲。这种噪声的主要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段。从频谱上看，脉冲噪声通常有较宽的频谱（从甚低频到高频），但频率越高，其频谱强度就越小。脉冲噪声主要来自机电交换机和各种电气干扰，雷电干扰、电火花干扰、电力线感应等。数据传输对脉冲噪声的容限取决于比特速率、调制解调方式以及对差错率的要求。脉冲噪声由于具有较长的安静期，故对模拟话音信号的影响不大,脉冲噪声虽然对模拟话音信号的影响不大，但是在数字通信中，它的影响是不容忽视的。一旦出现突发脉冲，由于它的幅度大，将会导致一连串的误码，对通信造成严重的危害。CCITT关于租用电话线路的脉冲噪声指标是15分钟内，在门限以上的脉冲数不得超过18个。在数字通信中，通常可以通过纠错编码技术来减轻这种危害。
随机信号分析试验
随机噪声特性分析
院系： 通信工程学院
班级： 011241
成员：
目录
一 . 实验摘要
二 . 实验目的
三 . 实验步骤
四 . 实验原理
4.1 白噪声特性分析
4.2 白化滤波器的设计与分析
4.3 理想白噪声、带限白噪声比较分析
4.4 色噪声的产生与分析
4.5 用硬件实现白噪声
五．实验设计与实现
六．实验总结与心得
、实验摘要
本实验主要研究随机信号各种噪声的特性分析。因此，我们通过利用计 算机模拟各种噪声来更好的了解随机噪声的特点，来印证我们所学的基本理论
二、实验目的
1、了解白噪声信号、色噪声信号自身的特性，包括均值、均方值、方差、 相关函数、概率密度、频谱及功率谱密度等。
2、掌握白噪声、色噪声信号的分析方法。
3、 熟悉常用的信号处理仿真软件平台：matlab或C/C++语言、EW软件仿真。
4、 了解估计功率谱密度的几种方法，掌握功率谱密度估计在随机信号处理
中的作用。
三、实验步骤
1、 根据选题的内容和要求查阅相关的文献资料，设计具体的实现程序流程 或电路。
2、 自选matlab、EW或c仿真软件。如用硬件电路实现，需用面包板搭建电 路并调试成功。
3、 按设计指标测试电路。分析实验结果与理论设计的误差，根据随机信号 的特征，分析误差信号对信号和系统的影响。
四、实验原理
4.1 白噪声特性分析
白噪声是指它的概率统计特性服从某种分布， 而它的功率谱密度又是均匀的
确切的说，白噪声只是一种理想化的模型，因为实际的噪声功率谱密度不可能具 有无限宽的带宽，否则它的平均功率将是无限大， 是物理上不可实现的。然而白 噪声在数学处理上比较方便，所以它在通信系统的分析中有十分重要的作用。 一 般地说，只要噪声的功率谱密度的宽度远大于它所作用的系统的带宽， 并且在系
统的带宽内，它的功率谱密度基本上是常数，就可以作为白噪声处理了。白噪声 的功率谱密度为：
北 京 大 学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文
4 第二章 相干斑点噪声的形成原理与斑点噪声
模型
相干斑点噪声是SAR影像的重要特征之一。要进行新滤波器的设
计和开发，有必要了解斑点噪声的形成原理和斑点噪声模型以及其
他相关知识，因此本章就斑点噪声的形成原理，概率分布函数、自相关
函数、功率谱以及人们比较公认的斑点噪声模型做一个简要的介绍。
2.1 斑点噪声的形成原理
SAR影像上的斑点噪声是这样形成的[31]
，即当雷达波照射一个雷达
波长尺度的粗糙表面时，返回的信号包含了一个分辨单元内部许多
基本散射体的回波，由于表面粗糙的原因，各基本散射体与传感器之间
的距离是不一样的，因此，尽管接收到的回波在频率上是相干的，回
波在相位上已不再是相干的；如果回波相位一致，那么接收到的是强
信号，如果回波相位不一致，则接收到的是弱信号。一幅SAR影像是通
过对来自连续雷达脉冲的回波进行相干处理而形成的。其结果是导致
回波强度发生逐像素的变化，这种变化在模式上表现为颗粒状，称
为斑点噪声（Speckle）。SAR影像上斑点噪声的存在产生了许多后果，
最明显的后果就是用单个像素的强度值来度量分布式目标的反射率会
发生错误。
斑点噪声在SAR影像上表现为一种颗粒状的、黑白点相间的纹
理。例如，对于一个均匀目标，如一片草覆盖的地区，在没有斑点噪声
影响的情况下，影像上的像素值会呈现淡的色调（图2.1 A）；然而，每
个分辨单元内单个草的叶片的回波会导致影像上某些像素比平均值
更亮，而另外一些像素则比平均值更暗（图2.1 B），这样，该目标就表现
出斑点噪声效果[32]
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图2.1 斑点噪声的影响效果
2.2 斑点噪声的特征[33]
