基于Mellin变换的K分布参数估计新方法

 K分布是目前SAR图像建模领域应用最广泛、最著名的统计模型之一.当前普遍采用的是基于矩估计的参数估计方法,但其存在等效视数值需要经验获取、容易出现错误估计以及造成K分布失效等问题.为此,本文提出了一种基于Mellin变换的K分布参数估计新方法.该方法以Mellin变换为基础,详细推导了K分布对应的第一个、第二个第二类型的特征函数和它们各自对应的对数矩和对数累积量,最终获得了K分布参数估计简洁的迭代表达式.所提方法不但有效克服了K分布失效的问题,更为重要的是,其把视数同形状参数、尺度参数一样视为待估计的参数,且能够快速准确地迭代出它们的估计值,保证了K分布的拟合精度.实验结果证明了所提方法的有效性.     

G分布族参数估计新方法

提出了G分布族参数估计的新方法,首先详细分析了当前普遍采用的基于矩估计的G分布族参数估计方法存在的理论缺陷,在此基础上,提出了一种基于Mellin变换的G分布族统一的参数估计方法。该方法以Mellin变换为出发点,详细推导了G分布族中各分布对应的第一个、第二个第二类型的特征函数和它们各自对应的对数矩和对数累积量,最终获得了各分布参数估计简洁的迭代表达式。文中所提方法不但克服了各分布的矩估计器面临的诸多不足,更重要的是把视数同其他参数一样视为待估计的参数,且能够快速、准确地迭代出它们的估计值,保证了G分布族中各分布的拟合精度。以KL(Kullback-Leibler)度量、MSE(Mean Square Error)度量和K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验为定量评估准则,对不同分辨率、不同视数的实测SAR图像分别采用文中所提各分布估计器与对应的矩估计器进行拟合实验,实验结果的全面对比分析证明了所提方法的有效性。     

基于混合矩的极化SAR图像K分布模型参数估计新方法

K分布模型在极化合成孔径雷达(PolSAR)图像建模领域中获得广泛应用。其模型参数估计的精度将直接影响到模型拟合的准确性。目前普遍采用的K分布参数估计方法是基于协方差矩阵Mellin变换的对数累积量的估计方法。但是该方法没有解析的表达式,数值计算运算时间较长,另外在形状参数1时估计偏差较大。为此该文提出一种基于|z|rlg|z|混合矩的参数估计新方法,该方法对不同形状参数值下的参数估计具有较好的适应性,并且在值较小时估计性能优于对数累积量方法。同时在r=1/d时该方法有解析的表达式,其运算时间优于对数累积量方法。最后用仿真数据和实测数据对新方法和已有参数估计方法的结果进行了比较,验证了基于混合矩估计方法的准确性与有效性。该方法为PolSAR图像统计模型参数的快速有效估计提供了新手段。     

基于Fisher分布的极化合成孔径雷达统计建模及其参数估计方法

为更准确地描述高分辨极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像的尖峰和长拖尾等统计分布特性, 提出了基于Fisher分布的极化图像多变量乘积模型, 并研究了其参数估计方法.首先给出了柯西分布相干斑噪声等效纹理分量的概率密度函数及其低阶矩特征;然后利用散射因子服从F分布的等效纹理变量与高斯散斑变量相乘形成的多变量乘积统计模型, 得到了Fisher分布模型的概率密度函数, 并推导了其多视协方差矩阵的概率密度函数和矩阵行列式值的低阶矩特征;最后提出了基于矩阵行列式值的矩估计和基于Mellin变换的对数累积量估计等两种参数估计方法, 并进行了对比, 同时通过仿真数据和实测数据验证了理论模型和新参数估计方法的有效性.这为高分辨极化SAR图像建模、目标检测和识别等领域的理论研究和工程实现提供了新途径.     

基于原点矩偏导的K分布杂波参数估计

K分布的参数估计研究对于雷达杂波特性预测和估计具有重要意义。基于矩估计的K分布参数估计方法通过联立不同阶原点矩进行参数求解,这些不同阶数下的联合,在数据长度受限情况下会产生误差。因此,通过计算原点矩偏导和原点矩之间的关系,推导出了一种新的K分布杂波参数估计方法。该方法在同阶原点矩的条件下进行参数估计,避免了不同阶原点矩之间的估计误差,具有更好的估计性能。通过仿真和实测杂波数据,分析比较了该方法与其他矩估计法的参数估计有效率和估计精度,该方法具有100%的估计有效率且估计精度更高。高阶矩对数据敏感,在矩估计法中应尽量选取低阶矩,通过合理选取阶数k可以得到较为理想的估计结果和精度。     

利用近似展开法的多视K模型参数估计器性能分析

准确估计模型参数是对合成孔径雷达图像空变背景杂波精确建模的重要前提。K分布是一种广泛应用于描述合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像杂波统计特性的概率模型,针对多视K分布杂波模型,该文总结了现有的参数估计方法,将常见的9种矩估计器推广到多视SAR图像的杂波建模中,并采用近似展开法推导了各估计器估计偏差和方差的解析表达式。本文对各种估计器的性能进行了对比与分析,结果表明,估计器的性能取决于视数、样本数、待估计阶参数的取值范围以及估计器的计算量,并且得到了不同应用场景与条件下合理选择估计器的一般原则。在实际应用中,应该根据具体情况来选择合适的估计器。      

一种PolSAR图像G0分布参数估计新方法

G0分布统计模型在极化合成孔径雷达(Polarimetic Synthetic Aperture Radar,PolSAR)图像非高斯建模领域中应用广泛,其纹理参数估计的精度将直接影响到模型拟合的准确性.目前在参数估计中普遍采用基于协方差矩阵对数累积量(MLC)的估计方法.最近的研究表明,基于多视极化白化滤波器分数阶矩...     

基于矩方法的K分布杂波参数估计研究

从参数估计的精度和算法复杂度两个方面分析比较了矩与最大似然结合（MOM／ML）、分数阶矩、二／四阶矩、算术与几何均值比（MA／MG）、正规化对数估计（NLE）、对数方差和zlog（z）期望等7种基于矩方法的K分布形状参数估计算法的性能,证明了几种估计算法之间的关系。最后,结合K分布在雷达信号处理应用中的参数范围,给出了K分布雷达杂波参数估计的选择方案。     

一种基于非参数密度估计和马尔可夫上下文的SAR图像分割算法

在研究传统的基于参数的合成孔径雷达(SAR)图像统计模型基础上,为了精确估计高分辨率SAR图像的统计分布,该文提出了一种结合基于核函数的非参数估计和马尔可夫上下文的SAR图像分割算法。该算法首先采用基于核函数的非参数方法估计SAR图像的统计分布,然后将此统计量作为图像分割的似然函数,利用马尔可夫上下文约束进行SAR图像分割。该文通过软件仿真对新算法和基于参数的统计模型的算法的效果进行了比较。研究发现,基于核函数的非参数估计方法仅仅依赖实际数据,在无法准确获取分布函数解析式的情况下往往具有更好的效果。实验证明,基于核函数的非参数估计方法对高分辨率SAR图像中较为复杂的场景如城区的提取取得了更为满意的结果。     

基于SISE方程的广义gamma分布参数估计方法

广义gamma分布是近年来用于SAR图像统计建模重要分布之一,参数估计是制约其应用的核心问题。该文提出了一种新的参数估计方法。首先分析了的对数累积量参数估计方法(Mehtod-of- Log-Culmulants, MoLC)的不足,接着推导了基于SISE (Scale-Independent-Shape-Estimation)方程的参数估计表达式,并给出了具体的求解方法。最后,利用蒙特卡洛仿真的实验结果表明,该文方法稳定性和有效性优于MoLC。     

Maximum likelihood estimation of K distribution parameters for SARdata

The K distribution has proven to be a promising and useful model for backscattering statistics in synthetic aperture radar (SAR) imagery. However, most studies to date have relied on a method of moments technique involving second and fourth moments to estimate the parameters of the K distribution. The variance of these parameter estimates is large in cases where the sample size is small and/or the true distribution of backscattered amplitude is highly non-Rayleigh. The present authors apply a maximum likelihood estimation method directly to the K distribution. They consider the situation for single-look SAR data as well as a simplified model for multilook data. They investigate the accuracy and uncertainties in maximum likelihood parameter estimates as functions of sample size and the parameters themselves. They also compare their results with those from a new method given by Raghavan (1991) and from a nonstandard method of moments technique; maximum likelihood parameter estimates prove to be at least as accurate as those from the other estimators in all cases tested, and are more accurate in most cases. Finally, they compare the simplified multilook model with nominally four-look SAR data acquired by the Jet Propulsion Laboratory AIRSAR over sea ice in the Beaufort Sea during March 1988. They find that the model fits data from both first-year and multiyear ice well and that backscattering statistics from each ice type are moderately non-Rayleigh. They note that the distributions for the data set differ too little between ice types to allow discrimination based on differing distribution parameters     

快速分析理想导体电磁散射及辐射的新近似模型

本文提出一种快速分析理想导体电磁散射及辐射问题的新近似模型.应用这种方法,一个理想导体通常被分成两个区域,在靠近源或者入射波照射区域,利用矩量法求解,而另一个区域的电流则通过近似方法获得.与现有的混合方法相比,新模型给出了更好的结果和物理解释.无论是二维还是三维情况,数值模拟结果都验证了该方法的准确性.     

Entire-domain basis MOM analysis of coupled microstrip transmissionlines

A full-wave spectral-domain integral equation formulation is used to analyze coupled open-boundary microstrip transmission lines. A general rigorous formulation is specialized to the case of two identical uniform lines and a method of moments (MOM) solution is implemented. In contrast with earlier subdomain basis MOM solutions, entire-domain basis functions which incorporate appropriate edge conditions for transverse and longitudinal current components are utilized. This allows closed-form evaluation of relevant spatial integrals and results in improved accuracy using far fewer terms. Numerical results in the form of propagation constants and current distributions are presented for the dominant and first two higher-order coupled modes, and compare favorably to results of other techniques     

Fast-Fourier-Transform Method for Calculation of SAR Distributions in Finely Discretized Inhomogeneous Models of Biological Bodies (Comments)

In the above paper, Borup and Gandhi state in their Section IV that, in addition to their FFT method, "Thus far, the only technique available to compute SAR distributions for models of man is the method of moments (MOM)." In this letter, we would like to point out that there exists a viable alternative numerical approach which has been the subject of intense research and numerous publications over the past ten years. In fact, some nine years ago, an article in the same MTT TRANSACTIONS discussed the application of this approach to a three-dimensional tissue geometry having 14 079 space cells for purposes of computing the SAR distribution as well as the induced temperatures.     

Toward classifying elementary microstructures in thin films by their scattering responses

The coupled dipole method (CDM) and the method of moments (MOM) can both be applied to study the light scattering responses of microstructures commnly found in optical and infrared thin films. A comparative analysis of the MOM and the CDM for these scattering problems is done. Three estimates of the polarizability scalars of subregional volumes are also compared.     

渐近波形估计技术在线天线分析中的应用

叙述了矩量法(MOM)结合渐近波形估计(AWE)技术快速求解天线宽带输入阻抗的一般步骤,并将AWE技术拓展应用到阵列方向图的求解中.AWE技术的计算结果与经典矩量法计算的结果和SuperNEC的仿真结果比较,三者吻合很好,从而证明了该方法的精确性,同时也显现出了渐近波形估计技术可以大大减少计算时间的优势.     

低频超宽带SAR定标体散射特性

低频超宽带合成孔径雷达辐射定标过程中,定标体的散射特性表现为低频谐振散射特性。常规散射特性计算方法如矩量法中的广义阻抗矩阵在谐振频率点上条件数过大,导致计算不准确。本文给出了基于奇异值分解的方法得到较为精确的计算值。为了克服矩量法每次只能计算一个频点的散射特性,本文给出了基于渐进波形估计的方法,获得定标体超宽带散射特性。     

共形偶极子天线阵的分析与计算

本文对与有限长空心圆柱筒共形的偶极子天线阵进行了分析与计算，采用矩量法（ＭＯＭ），并利用分块求逆求广义导纳矩阵。作为例子，求解了阵中偶极子的单元方向图和输入阻抗。     

64位计算技术求解电大尺寸电磁计算问题

研究了64位计算技术求解电大尺寸电磁计算问题的能力。基于矩量法（MOM）的基本原理,利用C语言开发32位矩量法计算程序,给出算例验证程序的有效性。分析32位系统对程序的限制发现,对于电大尺寸问题,当内存需求大于2.2 GB时,32位程序无法计算。利用64位编程技术,开发了64位矩量法的计算程序。对比表明,64位技术能明显提高矩量法的计算范围,增强了矩量法求解电大尺寸电磁计算问题的能力。64位计算技术,提供了矩量法求解电大尺寸目标的另一种途径。     

Magnetic field integral equation at very low frequencies

It is known that there is a low-frequency breakdown problem when the method of moments (MOM) with Rao-Wilton-Glisson (RWG) basis is used in the electric field integral equation (EFIE); it can be solved through the loop and tree basis decomposition. The behavior of the magnetic field integral equation (MFIE) at very low frequencies is investigated using MOM, where two approaches are presented based on the RWG basis and loop and tree bases. The study shows that MFIE can be solved by the conventional MOM with the RWG basis at arbitrarily low frequencies, but there exists an accuracy problem in the real part of the electric current. Although the error in the current distribution is small, it results in a large error in the far-field computation. This is because a big cancellation occurs during the far field computation. The source of error in the current distribution is easily detected through the MOM analysis using the loop and tree basis decomposition. To eliminate the error, a perturbation method is proposed, from which a very accurate real part of the tree current has been obtained. Using the perturbation method, the error in the far-field computation is also removed. Numerical examples show that both the current distribution and the far field can be accurately computed at extremely low frequencies by the proposed method.