极化合成孔径雷达(Polarimetric Synthetic Aperture Radar)系统以其较好的穿透性及全面的地物信息获取能力,得到了广泛关注和快速发展应用。随着国内外机构的开发研制,极化SAR数据获取能力日益增长,但是极化SAR图像的处理分析却仍显滞后。其中由相干成像原理所引起的相干斑现象就是阻碍其发展的原因之一。相干斑的存在不仅造成单一像素难以准确表征分布目标反射率,更进一步增加了地物真实信息解译的难度和复杂度,因此,极化SAR相干斑滤波成为了极化SAR图像处理十分重要的预处理步骤。针对现有极化SAR相干斑抑制方法存在的问题,本文从场景复杂性的角度研究基于异质性的极化SAR图像滤波方法。本文比较系统的总结了现有SAR图像异质性检验方法和典型极化SAR滤波算法。在此基础上利用变差系数提出了顾及地物特性的自适应Mean Shift滤波,基于局部移动窗迭代估计目标像元实现滤波;结合非局部算法图像块中包含结构信息的特性,提出将变差系数和极化特征引入非局部框架的多特征非局部均值极化SAR滤波算法;通过对SAR图像异质性检验方法的进一步分析和研究,为了更好地适用和检验极化SAR图像异质性,本文进一步提出基于距离度量的极化SAR异质性检验方法,并基于该方法提出利用目标异质性的非局部极化SAR滤波算法。通过对模拟和真实极化SAR数据的对比实验,证明了本文提出的滤波算法和异质性度量方法的有效性。本文的主要创新点如下:1)针对极化SAR图像纹理区域缺乏同质像元,像元相似性检验精度受到影响的问题,结合非局部算法基于图像块度量像元相似性,能够包含结构信息的特性,提出了改进的极化SAR非局部均值滤波算法。该算法将变差系数和Pauli基引入非局部算法框架,通过这两种特征综合检验像元相似性。变差系数能够度量场景复杂性,定量的检验像元相似性,Pauli基可以表征大部分的极化信息,因此,利用两个特征改进像元相似性检验精度,并根据极化SAR数据特点,基于检验统计推导计算图像块特征之间距离,估计目标像元实现滤波。模拟和真实极化SAR数据实验表明,两种特征的综合降低了算法对纹理分布模型和参数的依赖,能够达到较好的相干斑滤波效果,而且算法具有较好的稳定性和适用性,基于变差系数设置的滑动参数也达到了较好的自适应性。2)为了更好地适用于极化SAR数据,提出基于距离度量的极化SAR异质性度量方法,并结合非局部均值框架,进而提出基于异质性检验的滤波算法。基于SAR图像的变差系数等异质性度量方法,虽然已经被广泛应用于极化SAR图像处理,但是对于极化SAR数据,这些异质性度量方法只使用了像元矩阵的部分信息,会影响部分图像区域的检验效果。本文根据距离度量方法,提出基于K分布距离度量的极化SAR异质性度量方法,并将异质性引入非局部均值滤波框架,以异质性度量图像块间的相似性距离,同时根据不同地物采样结果设置阈值来保持单个目标、边缘细节等信息,以较好的实现相干斑抑制性和信息保持性。机载和星载极化SAR数据实验表明,该算法在相干斑抑制、空间信息和极化信息保持性等方面都具有良好的表现。为了增强极化SAR图像异质性度量方法的稳定性,本文进一步提出利用Pauli基将Wishart和K分布距离度量结合,并以距离的标准差与均值比为度量异质性的指标,以增强异质性度量效果,在此基础上,通过距离度量计算像元相似性距离,实现了对多视极化SAR图像的相干斑滤波。3)基于变差系数提出极化SAR Mean Shift滤波算法。为了有效地选取同质像元,提出利用像元变差系数结合Mean Shift算法移动滑动窗的特性,从像元异质性和空间信息度量像元相似性,迭代估计目标像元实现滤波。同时根据变差系数阈值,将高异质性像元区别处理,提高该滤波算法对高异质性地物信息保持性。通过对模拟和真实极化SAR数据实验表明,该算法具有较好的目标保持性和相干斑抑制性。