引入有取向二面角散射的Freeman-Durden 分解

该文首先考察了当极化SAR 方位向与农作物种植行向不一致时,入射电磁波到地表、农作物的二次散射与一般二次散射的区别。其次,为描述这种二次散射,建立了有取向的二面角散射模型,并将该模型引入到Freeman-Durden 目标分解中,设计了相应的目标分解算法。最后,选取同一农作物种植区两种航迹的机载全极化SAR 数据实现了该分解算法。实验结果证明,对于农作物种植区,改进后的Freeman-Durden 分解能提升不同航迹下的极化SAR 数据目标分解的一致性。      

基于电磁计算的三维模型SAR回波仿真

SAR回波信号模拟具有广泛的应用背景,传统回波信号仿真方法使用SAR或光学图像作为后向散射系数,将仿真场景/目标看成孤立的散射单元而忽略了电磁波的多次散射,不能精确地仿真场景/目标的电磁特性。文中利用三维建模技术对SAR目标精确建模,采用电磁计算中的弹跳射线法更加精确地计算三维模型的电磁散射特性,然后利用距离频域脉冲相干(RFPC)法仿真SAR回波信号。最后,通过点目标与坦克的仿真及成像,验证了该方法的合理性与可行性。     

基于雷达散射特性的高分辨率SAR图像自动目标识别

高分辨率SAR的迅速发展为自动目标识别提供了可能,为了克服存储海量模板带来的计算复杂性,发展基于模型的目标识别现已成为新的国际研究热点.先由目标的真实三维模型依据电磁波散射理论计算雷达散射截面(RCS),利用宽带合成孔径技术得出目标散射特性的空间分辨率图像,进而基于模拟图像实现目标的CFAR检测.最后利用我国机载高分辨率SAR图像对该方法进行实验,验证了本文提出的基于雷达散射特性目标识别的有效性.     

基于模型的π/4模式简缩极化干涉数据目标分解

基于模型的目标分解是极化合成孔径雷达(SAR)的一个重要应用,基于模型目标分解依赖于极化数据仅能获得各散射机制的能量信息.该文将基于模型的分解技术应用到π/4模式的简缩极化干涉SAR(C-PolInSAR)数据中,对互相关矩阵进行分解,在获得各散射机制功率的同时获得对应的散射相位中心.该文首先推导出3种散射机制π/4简缩极化SAR干涉观测下散射模型,然后运用数值计算方法进行目标分解,最终求解出各散射机制的功率贡献及相位中心高度信息.仿真数据验证了该算法的有效性,分析了不同波段及不同地表参数对分解结果的影响.     

基于部件级三维参数化电磁模型的SAR目标物理可解释识别方法

该文通过部件级三维参数化电磁模型(3D-PEPM)描述了复杂目标的电磁散射现象,并基于此模型提出了一种新的合成孔径雷达(SAR)目标识别方法。该方法首先根据雷达参数将3D-PEPM中各个散射体的散射响应投影到二维图像平面,预测每个散射体的位置和形状,然后根据3D-PEPM提供的先验信息评估3D-PEPM与SAR数据之间的相似程度,最后利用一种视角调整方法对整个过程进行优化,产生3D-PEPM和SAR数据之间的最终匹配分数,并根据该匹配分数完成识别决策。这种识别方法明确标识了SAR数据和3D-PEPM散射体之间的对应关系,具有清晰的物理可解释性,能够有效处理各种扩展条件下的SAR目标识别问题,仿真实验验证了该方法的有效性。      

基于SAR参数化稀疏成像模型的延展目标多径抑制方法

合成孔径雷达（SAR）与传统光学传感器不同，其利用主动发射电磁波和接收电磁波技术来获取目标区域的二维图像。在实际场景（特别是城区场景）成像中，存在大量直线型延展目标，如建筑物的边缘、桥梁等，且SAR的回波信号中不仅含有电磁波经过目标返回的直接回波，还包括电磁波经过目标与环境背景（地面、水面等）多次反射的干扰回波（即“多径效应”），造成SAR成像中存在多径“鬼影”。现阶段多径抑制方法大多基于点目标模型，难以解决实际场景中由直线型延展目标与环境背景产生的多径鬼影问题。因此，本文提出了基于SAR参数化稀疏成像模型的延展目标多径抑制方法，在稀疏目标与环境背景产生多径效应的情况下，能够实现对直线型延展目标的高质量成像。首先，基于不同回波路径下目标的散射模型，建立了延展目标多径观测模型，有效描述了不同回波路径下点目标与线目标散射特性；然后，采用交替方向乘子法（ADMM）对上述延展目标多径观测模型中不同回波路径下目标的散射系数向量进行了精确估计；最后，基于上述估计结果，提出不同回波路径下的图像重构方法，将各条回波路径的能量都集中到真实目标区域，实现了直线型延展目标的高质量成像。高精度电磁计算数据验证...     

地面车辆目标高质量SAR图像快速仿真方法

为满足基于模板的SAR地面车辆目标识别对海量高质量模板图像的工程应用需求,该文提出了一种基于射线追踪技术的SAR信号级高效仿真方法.该方法通过构建地面车辆目标SAR仿真场景物理模型并利用射线追踪方法准确模拟SAR探测过程中电磁波与场景中目标与环境的作用机理,实现对地面环境的宽带相干杂波、表面粗糙的复杂目标的宽带电磁散射以及地面-目标间耦合散射的快速计算,并通过SAR成像处理和图像相似度评估确认形成高质量SAR模板图像.数值结果验证了该文方法的准确性和高效性.      

高分辨率SAR图像散射中心特征提取

合成孔径雷达(SAR)目标检测和识别是SAR实用化的瓶颈技术之一,提取有效的目标特征是SAR目标检测与识别的关键环节。高分辨率SAR图像中,目标属性散射中心特征反映了目标散射中心的位置、类型等信息,精确获取目标散射中心属性特征能够提高对目标的检测识别性能。针对SAR目标属性散射中心特征的提取,该文提出了一种基于改进的空间-波数分布(ISWD)的特征提取方法,该方法首先利用ISWD估计散射中心关于频率与方位角的函数,然后利用该函数来获得目标属性散射中心模型参数。最后利用仿真实验验证了方法的有效性。     

分析圆柱油罐目标合成孔径雷达图像的新方法

该文提出了一种针对油罐目标的合成孔径雷达(SAR)图像的分析方法。该方法根据圆柱油罐具有圆型边缘和圆柱型外形的几何特点,利用物理光学法(Physical Optics,PO)和增量绕射长度(Incremental Length DiffractionCoefficients,ILDC)理论建立了油罐目标的散射模型,并基于该模型推导了圆柱油罐的散射中心分布特征,同时引入投影映射算法(Mapping and Projection Algorithm,MPA)建立了成像模型,有效利用了单一视角的散射数据进行SAR图像模拟,仿真结果与实际SAR图像散射特征吻合,验证了方法的有效性。同时,利用45组实测数据得到了SAR图像散射中心的特征,并根据建立的散射模型和成像模型,分析和总结了油罐目标SAR图像的主要散射特征,为SAR图像中基于油罐目标的识别领域提供了理论依据。     

基于Mueller矩阵分解的非监督聚类算法

该文描述了一种利用极化SAR图像的Mueller矩阵分解系数进行非监督聚类的算法。根据关于各种地貌目标散射电磁波机理的先验知识,该算法可以在不需要任何实地勘测的条件下将图像粗略地分割为三种完全不同的、物理含义明显的类别,即建筑区域、茂密植被和微粗糙表面(例如水面)。与利用单极化灰度图像的非监督分类算法相比,该算法的突出特点是不仅仅将每个像素按照其特征紧密地聚集在一起,而且还能确定每个聚类的散射机理,进而确定目标类型。     

基于简缩极化数据的三分量分解模型

基于部分极化波的二分理论,提出了一种针对简缩极化数据的三分量分解模型。该模型将简缩极化数据的Jones相干矩阵分解成表面散射、偶次散射和体散射三种散射机制Jones相干矩阵之和,进一步得到这三种散射机制各自的散射功率。选取德国根多夫市普拉特灵(Plattling)地区的TerraSAR-X全极化数据生成简缩极化数据,用提出的三分量分解模型对得到的简缩极化数据进行分解,并将分解结果与全极化数据的Pauli分解结果进行对比。实验结果表明:提出的简缩极化数据三分量分解模型能够很好地描述表面散射和体散射的散射行为。但是,相比全极化数据的分解结果,提出的模型高估了体散射分量,导致偶次散射分量偏小,这个问题需要进一步的研究来解决。     

A three-component scattering model for polarimetric SAR data

An approach has been developed that involves the fit of a combination of three simple scattering mechanisms to polarimetric SAR observations. The mechanisms are canopy scatter from a cloud of randomly oriented dipoles, evenor double-bounce scatter from a pair of orthogonal surfaces with different dielectric constants and Bragg scatter from a moderately rough surface. This composite scattering model is used to describe the polarimetric backscatter from naturally occurring scatterers. The model is shown to describe the behavior of polarimetric backscatter from tropical rain forests quite well by applying it to data from NASA/Jet Propulsion Laboratory's (JPLs) airborne polarimetric synthetic aperture radar (AIRSAR) system. The model fit allows clear discrimination between flooded and nonflooded forest and between forested and deforested areas, for example. The model is also shown to be usable as a predictive tool to estimate the effects of forest inundation and disturbance on the fully polarimetric radar signature. An advantage of this model fit approach is that the scattering contributions from the three basic scattering mechanisms can be estimated for clusters of pixels in polarimetric SAR images. Furthermore, it is shown that the contributions of the three scattering mechanisms to the HH, HV, and VV backscatter can be calculated from the model fit. Finally, this model fit approach is justified as a simplification of more complicated scattering models, which require many inputs to solve the forward scattering problem     

快速搜索算法与极化合成孔径雷达三维成像

从全极化(hh,hv,vh,vv)合成孔径雷达(SAR)图像数据中,可提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像。该文重点研究极化 SAR三维成像快速算法;提出由 Stokes矢量推导的的极化椭圆方向用解模糊算法;讨论目标极化散射特性对提取地势高度信息的影响以及处理方法;并利用真实的极化 SAR图像数据得到了极化三维成像结果。     

一种多视极化SAR广义K-分布的研究

本文提出一种极化合成孔径雷达(SAR)广义K-分布模型用于描述经多视处理的、高分辨率的全极化SAR成像数据的统计特性,其特点是各极化通道的纹理为部分相关的gamma分布.利用纹理与相干斑乘性模型,首先导出了部分相关纹理的联合概率密度函数和多视广义极化SARK-分布概率密度函数;然后给出了基于联合矩的分布参数估计方法;最后利用真实SAR数据进行了模型的试验.     

基于子孔径分析的极化散射机理研究

在用极化sAR数据研究极化散射机理时,利用的是大量不同方位观察角度下接收的目标散射数据,但通常极化散射特性随方位角的变化并未被考虑。文中提出利用子孔径分析方法研究极化散射机理。子孔径是在不同的方位观察角度下．对整个场景的响应。用子孔径方法分析高分辨率极化sAR图像,可以突出全孔径中雷达后向散射的瞬时变化．因此可用于各向异性特征和非平稳目标的检测。最后利用丹麦EMISAR获取的L波段极化SAR全孔径图像数据进行仿真验证,提出了一种计算相对标准偏差的方法来检测非平稳目标。     

全极化合成孔径雷达(SAR)高度信息检测技术

从全极化合成孔径雷达(SAR)二维图像数据中,经过极化综合计,利用快速搜索算法计算每一个图像像素的极化椭圆方向角ψ、△ψ,从而提取雷达方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维图像.本文在极化合成孔径雷达(SAR)三维成像快速搜索算法的基础上,提出由Stokes矢量推导的极化椭圆方向角解模糊算法,并利用美国NASA1994年SIR-C采集的真实全极化合成孔径(SAR)二维图像数据,经计算机处理得到了极化合成孔径(SAR)三维成像结果.     

Segmentation of polarimetric synthetic aperture radar data

A statistical image model is proposed for segmenting polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data into regions of homogeneous and similar polarimetric backscatter characteristics. A model for the conditional distribution of the polarimetric complex data is combined with a Markov random field representation for the distribution of the region labels to obtain the posterior distribution. Optimal region labeling of the data is then defined as maximizing the posterior distribution of the region labels given the polarimetric SAR complex data (maximum a posteriori (MAP) estimate). Two procedures for selecting the characteristics of the regions are then discussed. Results using real multilook polarimetric SAR complex data are given to illustrate the potential of the two selection procedures and evaluate the performance of the MAP segmentation technique. It is also shown that dual polarization SAR data can yield segmentation resultS similar to those obtained with fully polarimetric SAR data     

基于差异度的极化SAR相干斑抑制效果评估

相干斑抑制是极化SAR图像解译和信息提取的基础。针对采用极化特征图对极化SAR图像相干斑抑制算法极化信息保持能力定性评估的不足,本文提出一种基于差异度的相干斑抑制效果评估方法。该方法通过比较相干斑抑制前后目标区域的差异度,实现相干斑抑制算法对目标极化信息保持能力的定量评估。在评估过程中采用分别先对目标区域内每个像素做差异度后求平均的方法,代替传统的先将目标区域内像素K矩阵求平均后求极化特征图的方法,避免了先对各个像素做平均带来的二次估计。对通过极化特征图判断性能接近的不同相干斑抑制算法,得到更为精确的评估结果。最后选取三类典型相干斑抑制算法,分别对仿真数据和实测ESAR数据中的面目标和点目标进行评估,验证了方法的有效性。      

全极化合成孔径雷达多视图像的极化特征分析

该文基于乘性相干斑模型,对全极化合成孔径雷达多视图像的极化特征参数(同极化比、交叉极化比和同极化相位差)进行了分析,利用实际的模拟数据对特征参数的PDF进行了拟合测试,分析了多视极化特征参数的统计特性对极化相干斑抑制算法的影响。利用极化比和相位差的特点,对地物进行分类,所得分类精度与利用最优极化分类法的分类精度具有可比性。     

An ultrawideband, polarimetric radar for the study of sea scatter

An ultrawideband radar system is described which has the capability of making pulse-to-pulse polarimetric measurements of the dynamic water features responsible for radar backscatter from the sea. The fast risetime voltage step produced by a Tektronix time-domain reflectometer (TDR) is used to excite a 6-12-GHz amplifier, producing a short (15 cm) radar pulse, A pair of 2- to 18-GHz antennas and appropriate pulse-to-pulse transmit and receive switching capability allows the collection of four consecutive equivalent-time-sampled pulses, one for each combination of the linear transmit and receive antenna polarizations. A polarimetric scattering matrix is then obtained at a sequence of frequencies across the 6-12-GHz band through the Fourier transform of each of the four waveforms and the application of an ultrawideband, polarimetric calibration procedure. The effect of motion on the computed scattering matrix is discussed and quantified, as this is an important consideration for polarimetric investigations of the water features responsible for radar sea scatter, A technique is then presented which compensates for the effects of target translation during the sampling interval. Scattering measurements of several rigid targets and of small breaking waves in a wave tank are used to illustrate the unique capabilities of this system and its applicability to sea scatter studies