无人机载PolInSAR城区散射机制初步分析

极化干涉合成孔径雷达（PolInSAR）在城市遥感领域中扮演着重要角色。它能够提高图像的相干性并提高反演结果的精度,所以对于其散射机制的解释往往受到许多研究人员的关注。相关的研究多从极化分解的角度考虑,却少有人从散射中心高度方面进行分析。本文使用Ku波段无人机载极化干涉SAR系统,实现了使用无人机SAR系统对地面进行成像,比较了极化干涉最优分解与Pauli分解作用在不同人造目标时散射中心的关系。我们初步分析了极化干涉SAR的物理意义,并使用C波段的机载极化干涉SAR系统对结论进行验证。     

干涉SAR系统测高精度仿真分析

干涉合成孔径雷达通过提取同一目标对应的两个回波信号之间的相位差,可以获取高精度、高分辨率的地面高程信息.从干涉SAR的基本原理入手,深入研究了干涉SAR的相干性和测高精度问题,并基于X波段极化干涉SAR原理样机系统参数,对该系统的干涉相干性和测高精度进行了仿真分析.实验结果表明对于1.7m的有效基线,通过四视处理后,60°雷达视角范围内的测高精度优于2m,由于该系统的乒乓模式可将有效基线长度提高一倍,因此四视处理后,60°雷达视角范围内的测高精度优于1m.     

极化干涉SAR面向城区不同处理模式的误差影响分析

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城区等复杂场景下的应用受到了越来越多的关注。面向城区的极化干涉SAR处理主要包括基于极化最优相干的干涉测高、基于极化分解的干涉测高、联立极化干涉观测方程直接求解不同散射机制高度这3种模式。现有研究对各类误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响分析尚很欠缺。该文在构建极化干涉SAR误差模型的基础上,提出了联立极化观测方程下散射机制的求解方法,推导了极化失真和干涉误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响模型,并通过仿真验证了模型的正确性,同时给出了3种处理模式补偿误差后的高度反演结果,补偿误差后通过极化最优相干得到建筑区域高度的均方根误差(RMSE)为2.77 m。在此基础上,通过仿真给出了极化干涉SAR不同处理模型下的误差影响曲线,比较了不同处理模型受误差影响的程度,并给出了合理解释,研究结果为极化干涉SAR系统设计、处理方法选择及数据应用提供了参考。      

PolInSAR极化误差对最优相干相位的影响研究

极化干涉SAR定量应用中,极化误差会导致最优干涉相位估计误差。该文研究了极化干涉SAR测量处理中极化误差的传递,基于极化相干最优过程理论提出了一个新极化误差传递模型。在此基础上通过仿真验证并分析了极化误差对极化干涉最优干涉相位估计的影响,其结论能为在实际应用中进行精度分析和提出定标指标要求提供理论依据和参考。     

极化干涉SAR的研究现状与启示

阐述极化与干涉结合的基本考虑,介绍极化干涉SAR相干最优和相干目标分解的基本思想,总结分析极化干涉SAR技术、典型星载极化SAR系统研制和极化干涉SAR应用的研究现状,以得到开展极化干涉SAR技术研究的启示。     

利用线性相位模型提高干涉SAR图像相干性及改进相干性估计

本文提出一种对干涉合成孔径雷达(干涉SAR)处理中单视复图像(SLC)进行地形自适应预滤波的方法,提高从不同入射角获得的SAR图像之间的空间相干性,并同时改进相干性估计.通过Chirp-Z变换进行干涉图局部频率估计,从而提取干涉图线性相位模型,并利用其进行距离和方位向的地形自适应预滤波.由于滤波器参数随地形进行调整,其性能优于仅仅依赖轨道参数或平坦地球相位估计的固定带宽非自适应滤波器.文中对SIR-C/X-SAR的Etna火山干涉数据同时进行了距离和方位向地形自适应处理,利用相干系数直方图对该方法与固定带宽非自适应滤波方法的性能作了比较.最后,本文还应用线性相位模型改进相干性估计,得到了去除地形变化因素后的相干系数图.     

一种基于相干性本质的InSAR方位向预滤波方法

本文针对合成孔径雷达干涉测量(SAR Interferometry,InSAR)数据处理中的方位向预滤波问题,提出了一种改进的InSAR方位向预滤波方法.首先对InSAR成像系统的几何模型和雷达回波相干性的本质进行了分析,在此基础上提出在方位向只有来自相同方位角空间采样位置的回波信号才具有相干性,即能够用于相干干涉处理,然后根据相干性的本质,提出了一种基于相同方位角的预滤波方法.仿真试验结果和实例分析表明,本文提出的方位向预滤波算法能够有效地保留相干性信息,提高SAR图像对之间的相干性.     

雷达目标空频域瞬态极化特性及其在几何结构反演中的应用

该文针对高分辨全极化成像雷达体制,研究了雷达目标的空频域瞬态极化特性及其在目标几何结构反演中的应用.给出了空频域瞬态极化特性的表征及获取方法,将已有瞬态极化理论拓广至空频域,并对典型散射结构的空频域瞬态极化特性进行对比分析.作为应用,提出基于空频域瞬态极化特性分析的雷达目标几何结构反演方法,该方法通过揭示空频域瞬态极化特征与散射结构类型间的对应关系,可以克服传统反演的模糊性和局限性,实现更为准确和可信的反演.基于暗室测量数据验证了该方法的有效性.     

合成孔径雷达干涉测量中的最优基线模型

基线是干涉合成孔径雷达(InSAR)工作原理中的关键参数，它使得图像对之间有了相干性，同时也是导致图像对相干性损失的一个根源。在数字高程模型(DEM)允许误差的条件下，一定存在最优基线使得DEM精度最佳。最优基线使得InSAR工作在最佳状态，准确地估计它可以大大提高地形高度的测量精度。文中首先根据InSAR测高成像几何关系和回波的信号谱分析了基线的存在引起的两方面影响，从而论证了最优基线的存在性。在此基础之上，从目标高度估计方差着手，对于平坦地区或坡度一定的地形，建立了合成孔径雷达干涉测量中的最优基线模型，并利用ERS-1／2干涉数据实验论证了该模型，最后讨论了一些系统参数和几何参数对最优基线的影响。     

基于残差谱显著性区域提取的极化SAR船只检测

极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）包含了丰富的目标散射信息,已被广泛用于海上船只检测.文中将机器视觉中基于残差谱视觉显著性区域提取方法扩展到极化SAR船只检测.首先,全面分析SAR极化特征的船海区分能力,利用5景RADARSAT-2全极化数据,对比45种极化特征的船海欧式距离、巴氏距离和对比度,筛选出16个船海对比度大于20 dB的极化特征;其次,挑选出适用于残差谱显著性区域提取船只检测的极化特征组合,通过特征间互信息、图像对数谱特性分析,确定利用相干矩阵的三个幅度极化特征组合成RGB图像进行船只检测;最后,将本文方法与基于恒虚警率的方法比较.在测试图像中,传统方法的品质因数小于0.9,本文方法的品质因数为0.95.本文方法能够很好地抑制虚警,同时还可直接提取出目标的轮廓等几何信息,具有一定的应用前景.     

基于小波融合的图像残差金字塔超分辨率研究

提出了基于小波融合的残差金字塔超分辨率方法.算法包括2部分:1) 通过残差金字塔分别估计多幅低分辨率图像的高频信息;2) 对获得的多幅高分辨率图像进行小波融合.图像的低频部分采用能量加权法融合,高频部分采用最大值规则融合,融合后经过小波反变换得到最终的高分辨率图像.研究结果表明,该算法避免了大量的迭代运算,降低了计算复杂度,使大尺寸图像的超分辨率成为可能.     

基于瞬态极化WVD相关的高分辨雷达目标识别

研究了毫米波高分辨极化雷达的目标识别问题，提出了瞬态极化Wigner-Ville分布(WVD)的概念，导出了瞬态极化WVD莫耶公式，证明了瞬态极化WVD时频域相关与极化信号时域相关的等价关系．在此基础上，提出了基于高分辨极化雷达目标回波瞬态极化WVD相关的目标识别方法，并利用五种飞机缩比模型外场测量数据进行了目标识别实验，实验结果表明该方法是一种有效的高分辨极化雷达目标识别方法。     

基于混合稀疏基字典学习的微波辐射图像重构方法

目前的微波辐射测量成像系统在一次观测中所采集的数据量大,基于奈奎斯特空间采样及常规微波辐射图像重构方法难以实现高分辨率要求。该文针对微波辐射干涉测量在频域中进行,采用傅里叶最优随机抽取的超稀疏干涉测量(低于奈奎斯特采样)对微波辐射图像进行线性压缩投影,降低数据采样。考虑微波辐射图像在总体差分域和小波中都具有可压缩特性,提出总体差分和小波混合正交基的K-SVD字典学习微波辐射图像重构模型,利用Bregman和交替迭代算法求解该模型,重构线性压缩投影信息从而获得微波辐射图像。仿真实验表明,该文提出的算法在微波辐射图像重构效果、噪声稳定性上优于DLMRI算法和GradDLRec算法。     

三层植被极化干涉建模及参数反演新方法研究

两层植被结构模型是传统三阶段植被参数反演方法的基础,当实际植被结构为三层结构时,三阶段植被参数反演方法精度变差.针对该问题,建立了与三层植被结构模型对应的极化SAR干涉复相关系数模型,分析了传统三阶段植被参数反演方法精度变差的原因,提出了基于双基线极化SAR干涉的三层植被参数反演新方法,新方法充分考虑了三层植被干涉复相...     

单通道SAR无模糊估计快速运动目标速度

该文提出一种利用单通道相位信息无模糊估计地面运动目标径向速度方法。在距离频域做两视处理,并在多普勒域经过两视干涉处理,使得运动目标的干涉相位满足相位连续性假设。利用最小二乘线性拟合估计干涉相位关于多普勒频率的斜率,径向速度可由该斜率计算得到。该文方法具有不受相位缠绕影响的优点。相比于单通道幅度方法,该方法具有更高的估计精度和实时性。该方法在多普勒域能够同时估计多个目标径向速度。通过实测数据处理验证了该文方法的有效性。     

基于同质像素预选择的极化SAR图像非局部均值滤波

该文针对在极化合成孔径雷达(PolSAR)图像相干斑抑制过程中结构特征和极化散射特性保持的难题,提出一种基于同质像素预选择的非局部均值滤波算法(NLM-HPP)。该算法结合像素统计特性和极化散射机制选择滤波同质像素,并引入结构损失函数提高非局部均值(NLM)算法中像素间相似性度量的准确性,最后用改进的相似性度量对同质像素的协方差矩阵进行加权平均,实现对PolSAR图像的相干斑抑制。对真实PolSAR数据进行的实验结果表明,与现有的Refined Lee滤波、基于散射模型的滤波方法和两种非局部均值滤波相比,此方法在有效滤除相干斑点的同时能更好地保持PolSAR图像的结构信息和极化信息。     

采用混合特征相似性的极化SAR图像降噪算法

针对极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,PolSAR）图像在相干斑抑制过程中面临的结构信息和极化散射信息保持的问题,通过分析PolSAR图像的结构特性和极化特性,建立一种结构特征提取方法,并提出一种采用混合特征相似性的极化SAR图像降噪算法.该算法将图像的结构信息和极化散射信息与降噪过程相融合,能够在抑制相干斑噪声的同时,实现降噪后图像的结构信息和极化信息的有效保持.实测机载极化SAR数据的实验结果验证了算法的有效性.     

极化有源雷达校准器的幅相失真分析及修正

极化有源雷达校准器（Polarimetric Active Radar Calibrator,PARC）可用于宽带高分辨雷达的定标,以使高分辨成像技术能准确刻画雷达目标的细微特征,但其作为有源器件会引入额外失真从而影响系统失真补偿。本文基于成对回波理论及频域失真补偿原理,通过将频域补偿转换为时域滤波,提出截取滤波器系数的方法以修正PARC失真。实测数据结果表明了理论分析和提出的修正方法的正确性,修正后的PARC可近似理想地补偿系统失真。     

Polarimetric radar interferometry for improved mine detection andsurface clutter rejection

A recently developed technique, polarimetric radar interferometry, is applied to tackle the problem of the detection of buried objects embedded in surface clutter. An experiment with a fully polarimetric radar in an anechoic chamber has been carried out using different frequency bands and baselines. The processed results show the ability of this technique to detect buried plastic mines and to measure their depth. This technique enables the detection of plastic mines even if their backscatter response is much lower than that of the surface clutter