【摘要】：多方位角極化合成孔徑雷達(dá)(MA-PolSAR)既可不分晝夜的提供不同方位角目標(biāo)散射信息,還能在云、霧、雨的情況下提供不同極化模式下的極化散射信息,使原本不夠完整的目標(biāo)信息更加及時地、全面地體現(xiàn)出來,因此MA-PolSAR是合成孔徑雷達(dá)(SAR)研究領(lǐng)域前沿方向之一,對于目標(biāo)識別、地物信息提取等應(yīng)用具有重要意義。由于MA-PolSAR的相關(guān)探究仍處于初級階段,相關(guān)傳感器的設(shè)計(jì)、成像的方法、以及后端的應(yīng)用等方面都需要進(jìn)一步開展研究。本文針對MA-PolSAR應(yīng)用中多方向SAR數(shù)據(jù)的輻射均衡問題,目標(biāo)地物多方向極化信息的變化問題,以及MA-PolSAR地物特征的表征問題,以天津?qū)毜衷囼?yàn)區(qū)為研究對象,選取北京無線電測量研究所設(shè)計(jì)的機(jī)載C-SAR在該地獲取的四個方向的全極化SAR圖像為數(shù)據(jù)開展三個方面的研究。(1)SAR系統(tǒng)的側(cè)視觀測模式以及天線方向圖導(dǎo)致SAR圖像產(chǎn)生輻射差異,該差異嚴(yán)重影響SAR圖像質(zhì)量及其應(yīng)用,尤其是多方位向SAR數(shù)據(jù)的應(yīng)用。為均衡SAR圖像輻射差異,根據(jù)具有自適應(yīng)、自驅(qū)動、多尺度等特性的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)技術(shù),提出了基于EMD的SAR圖像自適應(yīng)均衡方法。通過對已知輻射差異的仿真數(shù)據(jù)和多組不同極化模式的機(jī)載SAR圖像數(shù)據(jù)的均衡處理,實(shí)驗(yàn)證明了該方法能夠有效地自適應(yīng)均衡SAR圖像的輻射差異和提取輻射差異曲線。(2)目標(biāo)的極化分解是極化合成孔徑雷達(dá)(PolSAR)特征提取的本質(zhì)。不同入射方向會得到不同的極化特征。本文利用極化目標(biāo)分解技術(shù),提取研究區(qū)水域、農(nóng)作物、樹木等典型地物的不同方位向的極化特征,包括散射類型和散射機(jī)制特征;再對不同方位向下不同地物的極化特征參數(shù)的差異進(jìn)行分析,形成了極化特征矩陣,為MA-PolSAR數(shù)據(jù)分析提供了豐富的地物散射信息。(3)由于MA-PolSAR的空間采樣的不連續(xù)性,無法直接獲得地物極化特征的角度譜。根據(jù)時間序列思想及時間序列模型,針對MA-PolSAR子孔徑分解得到的數(shù)據(jù)樣本,建立了水域和農(nóng)作物的多角度序列的自回歸積分滑動平均(ARIMA)模型,且模型預(yù)測的精準(zhǔn)度超過了 90%。故角度序列的ARIMA模型可獲得不同目標(biāo)的不同極化特征的角度譜,預(yù)測不同角度下的極化特征參數(shù)值。
【圖文】：

(c) +1( ) (d)輻射誤差曲線圖圖2-4不同背景下的均衡圖像和輻射誤差曲線圖注：(d)圖中的‘-1’、‘0’、‘+1’分別是低頻背景為 1、 0、 +1時生成輻射差異曲線，，‘原一維數(shù)據(jù)’是指待均衡圖像的距離向一維數(shù)據(jù)表2-2不同低頻背景對應(yīng)的均衡指標(biāo)值指標(biāo)值 1 0 +1與人為添加誤差曲線差的SSE 22.59 6.43 1184.75與圖像A差的SSE 36.97 31.20 3575.47H 2.40 2.40 0.28(d)提取得到的輻射誤差曲線：在 1和 0背景提取到的輻射差異曲線很相似，而 +1背景下提取的輻射差異曲線顯然不是輻射差異曲線；再對比表2-2中均衡指標(biāo)值可知： +1背景下得到的SSE遠(yuǎn)大于 1和 0背景下得到的SSE，而 +1背景下得到的個SSE兩H比 1和 0背景下得到的H小很多，即在背景 +1下提取的輻射差異曲線及均衡的圖像效果都很差； 1和 0背景下得到的圖像信息熵H一樣，均衡后圖像與圖像A的SSE相互接近，但在 0背景下提取的輻射差異曲線與人為

(c)cubic擬合曲面(d)形態(tài)學(xué)擬合曲面圖2-9圖像E和圖像F的均衡對比圖2.7 本章小結(jié)針對SAR圖像距離方向上的輻射差異，提出了基于EMD自適應(yīng)SAR圖像的均衡方法。對比從不同低頻背景下得到的輻射誤差曲線，可知此法能自適應(yīng)地提取輻射差異；對比低通濾波均衡方法，可知本章算法既能有效提取輻射差異曲線，還能更好的實(shí)現(xiàn)SAR圖像的均衡；通過對不同極化方式獲取的PolSAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射均衡，可知該方法的均衡效果不受圖像數(shù)據(jù)類型的影響；與現(xiàn)有低通均衡技術(shù)相比，該方法能大大簡化閾值設(shè)定的問題，均衡后的圖像具有更好的可視化效果和更強(qiáng)的解譯能力；而對多方向輻射差異SAR圖像，采用了基于BEMD自適應(yīng)均衡方法，并取得了一定的效果。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2707044