全極化合成孔徑雷達(dá)圖像處理方法研究.pdf

1、極化合成孔徑雷達(dá)成像是一種基于微波的遙感技術(shù),它能夠提供對(duì)觀測(cè)對(duì)象的大范圍的二維高空間分辨率圖像。隨著各種機(jī)載、星載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的出現(xiàn),相關(guān)的數(shù)據(jù)集變得越來(lái)越豐富,這使得合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。近年來(lái),關(guān)于合成孔徑雷達(dá)測(cè)量及數(shù)據(jù)處理的技術(shù)得到了較快發(fā)展,其中的部分技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。但是,該領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)仍然有待進(jìn)一步深入研究。合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)由單極化、單頻率成像發(fā)展到多極化、多頻率成像。

2、多極化、多頻率的極化合成孔徑雷達(dá)圖像又被稱為多通道的雷達(dá)圖像,使用多通道雷達(dá)對(duì)地物進(jìn)行觀測(cè),可以獲得比單通道雷達(dá)更加豐富的信息。本文圍繞單基站、單頻率全極化合成孔徑雷達(dá)圖像處理中的相干斑濾波、極化目標(biāo)特征分解參數(shù)的誤差校正、非監(jiān)督分類這三個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)行了研究。
　　首先,對(duì)電磁波極化狀態(tài)的描述方法進(jìn)行了介紹。對(duì)極化合成孔徑雷達(dá)成像的幾何模型和基本原理進(jìn)行了陳述。對(duì)歐洲空間局的開(kāi)放式處理平臺(tái)及常見(jiàn)的機(jī)載平臺(tái)數(shù)據(jù)源進(jìn)行了介紹。

3、>　　其次,對(duì)極化合成孔徑雷達(dá)圖像的濾波原則進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析,歸納出相干斑濾波的目標(biāo)不僅僅是降低噪聲水平,更重要的是,濾波之后的數(shù)據(jù)所包含的極化屬性不能受到破壞。濾波算法必須保持相干矩陣或者協(xié)方差矩陣在濾波之后仍然為半正定的Hermitian矩陣。對(duì)非線性各向異性擴(kuò)散方程的擴(kuò)散行為和能力進(jìn)行了分析,然后對(duì)多維非線性各向異性擴(kuò)散方程進(jìn)行了擴(kuò)展,使之能夠適用于相干斑濾波。采用極化合成孔徑雷達(dá)圖像的總功率分量來(lái)構(gòu)建擴(kuò)散率函數(shù),使用邊緣增強(qiáng)方案來(lái)

4、設(shè)計(jì)擴(kuò)散張量,最后給出了基于非線性各向異性擴(kuò)散的相干斑濾波算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的算法能夠降低噪聲水平,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)濾波之后的協(xié)方差矩陣保持原有極化屬性。
　　之后,在極化目標(biāo)特征分解的特征參數(shù)計(jì)算過(guò)程中,研究了由空域平均代替統(tǒng)計(jì)平均計(jì)算極化目標(biāo)的二階統(tǒng)計(jì)量所產(chǎn)生的誤差。對(duì)極化目標(biāo)特征分解參數(shù)的估計(jì)量的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了分析。利用開(kāi)放式處理平臺(tái)生成了若干仿真數(shù)據(jù),仿真數(shù)據(jù)是一種相對(duì)理想化的數(shù)據(jù)。對(duì)仿真數(shù)據(jù)實(shí)施漸進(jìn)式的統(tǒng)計(jì)分析,

5、得到了平均阿爾法角和熵參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性。通過(guò)對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性的分析,可以得知平均阿爾法角對(duì)于采樣窗口尺寸的影響幾乎可以忽略不計(jì),而熵參數(shù)對(duì)于采樣窗口的尺寸比較敏感。在對(duì)仿真數(shù)據(jù)中的多個(gè)隨機(jī)點(diǎn)進(jìn)行平均處理后,得出熵與視數(shù)具有近似線性變化的關(guān)系。通過(guò)這種線性變化關(guān)系,設(shè)計(jì)了熵參數(shù)的校正算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)校正后的熵參數(shù)對(duì)于基于特征分解的非監(jiān)督分類精度的提高有較大幫助。
　　最后,極化合成孔徑雷達(dá)圖像的分類是該領(lǐng)域中非常重要的應(yīng)