基于時頻分析的極化SAR圖像人造目標提取技術研究.pdf

1、本文圍繞“極化SAR圖像人造目標提取”課題進行研究，基于時頻分析技術挖掘目標及其背景雜波的散射特性，提取時頻特征增強目標抑制雜波，并融合其它有效極化特性，構(gòu)建出提取效果好、抗干擾能力強、適用范圍廣、貼近工程應用的無監(jiān)督目標提取算法。實驗過程針對多個復雜場景進行分析，重點關注復雜背景條件下建筑物、艦船兩類人造目標提取工作。論文主要內(nèi)容以及創(chuàng)新點如下：
　　1.復雜電磁干擾有可能影響SAR成像質(zhì)量，對于嚴重影響圖像質(zhì)量的顯性干擾，由于

2、干擾噪聲強度不低于信號強度，導致任何后續(xù)解譯工作無法進行，本文介紹了該類干擾抑制處理流程，并利用受干擾的海冰場景數(shù)據(jù)進行方法驗證；對于不影響圖像幅度信息，但有損相位信息的隱形干擾，當對數(shù)據(jù)進行時頻分析或者極化特性分析時，該類干擾會影響后續(xù)特征提取。為此，本文設計了干擾抑制方案，實驗證明了干擾抑制有利于后續(xù)時頻特征的準確提取。
　　2.基于時頻平穩(wěn)特性分析，提出了時頻平穩(wěn)性度量方法，借助于人造目標的時頻非平穩(wěn)特征以及自然背景地物雜波

3、的平穩(wěn)特征，對兩類復雜場景進行了時頻分析。第一，在復雜城區(qū)場景中對建筑物目標進行提取，驗證方法的有效性，比較利用單極化以及全極化數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果；第二，針對極地復雜海冰場景，分析海冰獨特的散射特性，利用時頻平穩(wěn)度描述子對艦船和海冰背景進行鑒別處理，增強了兩者對比度，有利于準確提取艦船目標。
　　3.基于時頻相干特性分析，設計了時頻相干性度量方法，并提出了新的基于時頻相干度量的極化特性描述子，分析了三類復雜場景：第一，對于復雜城區(qū)場景

4、，相干度量方法能夠有效提取建筑物，基于新的極化特性描述子對提取出的建筑物進行極化特性分析，能夠有效地對建筑物高度等相關信息進行估計反演；基于雙波段的極化SAR數(shù)據(jù)，比較分析不同波段條件下相干散射子的提取結(jié)果，實驗分析結(jié)果與理論估計相吻合。第二，對于復雜虛影場景，將不同時頻分解模式對虛影的抑制程度進行比較，同樣對該場景下艦船目標進行極化特性分析。實驗證明時頻相干度描述子能夠?qū)ε灤M行有效地提取，并極大減少了虛影可能引起的虛警。第三，對于復

5、雜海冰場景，利用時頻相干度描述子對艦船提取、檢測以及鑒別，并利用所提出的時頻極化特性描述子刻畫艦船極化特征，分析結(jié)果符合目標真實結(jié)構(gòu)。
　　4.基于多特征融合方法，構(gòu)建了多特征融合的人造目標提取方案，具體內(nèi)容如下：第一，將時頻平穩(wěn)性與相干性結(jié)合起來，定性分析兩者關系，基于融合特征對建筑物進行最大程度的提取，取得了滿意結(jié)果。第二，探討了時頻特征與極化干涉相干度特征融合方法，有利于進一步對城區(qū)環(huán)境進行地物分類。第三，面向低分辨率星載城

6、區(qū)數(shù)據(jù)，融合時頻相干度與極化反射對稱等多項極化特征，非時頻特征彌補了時頻分析降低分辨率的不足，時頻特征有著獨特抗干擾性能，兩者優(yōu)勢互補，融合策略能有效提取建筑物目標。第四，鑒于城區(qū)的高度不均勻性，提出了新的基于非高斯G0模型的時頻平穩(wěn)度描述子，并融合圓極化相關系數(shù)進行閾值設定，對不同朝向建筑物進行提取，效果良好。
　　總的來說，論文提出的一系列時頻分析方法以及特征描述子，能夠有效地對極化SAR人造目標進行提取，基于多類復雜場景不同