一种利用遗传算法的极化定标算法

由于极化合成孔径雷达发射与接收端受通道幅相不平衡、天线串扰、电磁波传播特性和系统噪声等因素影响,造成遥感数据不能反映真实目标特性。为获取目标的准确特征信息,必须对遥感数据定标。针对利用已知分布目标散射阵的极化定标问题,提出了一种基于复数纺码的遗传算法求解具有多变量、超定、非线性方程组的极化定标。文中详细分析了遗传算法及其三种实现,并通过仿真实验证实了该算法的有效性。     

基于超分辨极化SAR图像的舰船检测算法

极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像超分辨处理具有聚集目标能量,提高图像分辨率,抑制相干斑噪声的能力。扩展了多通道幅度和相位估计(amplitude and phase estimation, APES)谱估计算法,并以此实现了极化SAR图像的超分辨处理。运用基于K分布的单极化检测器和基于SPAN、PWF的全极化检测器对实测SAR图像进行了舰船检测。通过分析超分辨极化SAR图像杂波统计分布、弱小目标检测性能、目标区域区分精度、目标轮廓及拓扑结构提取效果等,验证了基于多通道APES谱估计的超分辨极化SAR图像的舰船检测性能。     

基于多级分类的极化SAR图像斑点抑制

针对极化合成孔径雷达（polarimetric synthetic aperture radar, PolSAR）图像相干斑抑制后的目标极化特性和结构特征保持问题,给出了一种多级分类的极化SAR图像斑点抑制方法。首先利用H/α快速分解法并结合极化总功率图像进行初分类,之后采用最小距离准则和聚合的层次聚类方法进行细分类,最后根据图像结构将图像内容分为亮点线目标、暗线目标和其他目标三大类,利用线性最小均方滤波器对暗线目标和非点线目标进行滤波。采用美国AIRSAR机载系统获取的实测数据进行实验,结果表明,与Lee的基于散射模型降斑算法相比,本文算法不仅能够更有效地抑制斑点噪声,而且在保持极化特性、结构和纹理特征方面更为有效。     

综合多特征的高分辨率极化SAR图像分割

针对高空间分辨率全极化数据的特点,基于分形网络演化分割算法框架,本文提出了一种综合K分布统计特征、Pauli分解特征和空间形状特征的高分辨率全极化SAR图像分割方法。该方法采用对数似然函数定义K分布统计特征异质度,对Pauli分解特征加权定义极化分解特征异质度。在此基础上,综合统计、极化分解和形状特征构建对象相似性准则,建立高分辨率全极化SAR图像多特征综合分割流程。通过模拟数据和ESAR全极化数据实验并与其他分割方法比较,验证了本文分割方法的有效性。     

基于融合距离的极化SAR图像非局部均值滤波

在极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像降噪领域,常见的非局部均值滤波仅依靠像素间的统计距离进行相似性度量,忽略了像素点的空间信息。本文结合极化SAR数据统计特性和图像空间特征作为像素间的相似性度量,提出了一种利用融合距离来计算相邻窗口权重的方法——基于融合距离的非局部均值滤波器。融合距离的引入使得滤波器能够更全面的评估像素间的相似性,从而得到更合适的像素权重。此外,本方法还引进变异系数对邻域窗口的权重进行评估,通过该参数可以控制滤波的程度。在多幅极化SAR图像上的实验结果表明,所提出的滤波器能够在有效抑制斑点噪声的同时保留较为完整的图像边缘信息和极化散射特性。     

基于Wishart距离和超像素的极化SAR图像车辆检测

针对极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)在城市区域复杂地物条件下的密集车辆目标检测问题, 提出了一种结合超像素分割和Wishart分类器的非监督目标检测方法。首先,根据不同地物的极化散射特征检测出建筑物。然后,利用不包含建筑物的Wishart分类器和超像素分割获得目标的形态信息。接着,利用包含建筑物的Wishart分类器获得目标中心点。最后,通过区域生长对二者进行信息融合并完成目标检测任务。基于X波段的机载极化SAR数据表明, 所提算法不仅可以对密集目标进行区分和定位, 并且目标形态保持完整; 相比于传统方法, 目标检测与虚警鉴别性能得到较大提升。     

基于l1范数主成分分析的极化SAR图像变化检测

为提高极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像变化检测算法的鲁棒性以及检测精度,提出基于范数主成分分析(linorm principal component analysis,l1-PCA)模型的变化检测算法。首先,采用基于Hotelling-Lawley复矩阵迹变化检测算子构造差异图;其次,采用l1-PCA模型获取差异图的变化信息,使得每个像素以一个特征向量来表示;最后,使用k-means算法对变化信息进行聚类,得到变化检测结果。该方法是一种非监督变化检测方法,相比于基于2范数的PCA检测方法,l1-PCA在特征提取方面具有更高的鲁棒性,并且可以进一步提高变化检测精度。基于RADARSAT-2卫星获取的3幅图像进行的实验结果表明,相较于其他两种典型算法,所提算法更加稳定,精确度更高。     

稀疏描述与结构特征融合的极化SAR斑点抑制算法

提出一种稀疏描述与结构特征相结合的极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)图像斑点抑制算法。首先利用图像的极化信息对原图像按结构特征分类,形成分类标记图;然后采用正交匹配追踪(orthogonal-matching-pursuit,OMP)算法对图像进行稀疏分解,利用K奇异值分解 (K-singular value decomposition, K-SVD)算法对过完备字典进行训练更新,得到图像相应的训练字典和稀疏系数,重构图像;最后在重构图像中按分类图增强相应的点线目标。利用美国AIRSAR系统采集的半月湾地区数据进行实验表明:该方法在实现图像去噪的同时,能够有效的保持地物的散射特性。     

SAR图像几何特征的仿真

合成孔径雷达(SAR)图像由于其特有的几何畸变和斑点噪声的影响,给图像定位和解译造成许多困难,而通过仿真方法研究其几何影响可为SAR图像研究提供有力的工具。该文研究了合成孔径雷达图像(SAR)几何特征的仿真。首先研究了SAR图像的几何影响:透视收缩(foreshortening)、掩叠(layover)和阴影(shadow)。然后,提出了SAR图像几何畸变和斑点噪声(speckle)的仿真方法,并给出了计算机仿真山地、建筑物和车辆的SAR图像。最后,讨论了SAR图像几何仿真的一些应用。     

基于计算机图形学的SAR图像几何畸变仿真

分析了传统的SAR图像几何畸变仿真方法,对其重采样方法和几何模型进行修正使其能够适用于机载SAR图像几何畸变仿真.指出了传统仿真方法在计算效率和精度方面的不足,并提出了能够提高这两项指标的基于计算机图形学的SAR图像几何畸变仿真方法.通过该方法在DEM数据阴影区计算、典型目标几何畸变仿真中的应用,证明了该方法能够高效地计算阴影遮挡和高精度地重采样.     

基于分层MRF模型的POLSAR图像分类算法

针对多极化合成孔径雷达（polarimetric synthetic aperture radar, POLSAR)影像由于受到相干斑噪声影响导致分类精度较低,提出了一种基于均值漂移和多尺度马尔科夫随机场的非监督分类算法。该算法首先由Mean-Shift算法得到最粗尺度的初始分类结果,然后由马尔科夫随机场对结果进行优化得到最粗尺度最终分类结果。将上一尺度的分类结果映射到下一尺度作为初始分类结果,然后由Wishart分布对极化协方差矩阵进行建模并采用迭代条件模式（iterative conditional modes, ICM)算法求取基于最大后验下分类结果。逐层映射,最细尺度的结果作为最终分类结果。详细给出了算法的基本原理和实施步骤,并采用E-SAR和AirSAR数据对算法进行了验证。实验表明,与同类算法相比较,算法具有更高的分类精度。     

基于极化合成孔径雷达的舰船检测方法

特征提取是极化合成孔径雷达图像处理的一个重要问题,也是海上目标检测的关键。相似性参数和极化熵可以表征目标的电磁散射特性。为了增强目标与背景的对比,提出了一种基于特征融合的新参数。这种参数可表达区域的差异性,处理后目标与背景的对比更加明显。研究了该参量在海杂波区域的分布模型,进而提出了一种新的海上船只检测方法,该方法可用于多视情况下的舰船检测。最后用机载合成孔径雷达(airborne synthetic aperture radar, AirSAR) 数据验证了该方法的有效性。     

Weighted joint calibration for interferometric SAR

Calibration is a processing procedure for across-track interferometric synthetic aperture radar （InSAR） to achieve an accurate three-dimensional location. A calibration technique, called weighted joint calibration, for the generation of wide-area geocoded digital elevation models （DEMs） is proposed. It cali- brates multiple InSAR scenes simultaneously, and allows reducing the number of required ground control points （GCPs） by using tie points （TPs）. This approach may ensure the continuity of three- dimensional location among adjacent scenes, which is necessary for mosaic and fusion of data coming from different scenes. In addition, it introduces weights to calibration to discriminate GCPs and TPs with different coherences and locations. This paper presents the principles and methodology of this weighted joint calibration technique and illustrates its successful application in airborne In- SAR data.     

极化SAR图像中的弱小舰船目标检测

结合最新的子空间数据分析方法--非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization, NMF),对极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像中的弱小舰船目标提出一种全新的有效检测方法。该方法利用极化协方差矩阵分解,得到包含极化图像能量的特征值组,组成满足NMF要求的非负矩阵;然后采用稀疏限制的NMF来提取其中的主要特征,以此将舰船目标检测出来。采用国内全极化和双极化实测海洋数据进行实验,验证了本文方法的有效性。     

基于雷达回波的UWB SAR方向图校准

低频UWB SAR系统具有较大的方位向积累角,天线方向图非均匀性对系统性能的影响不能忽略。利用接收信号空间和场景空间的对应关系,结合成像模型定性地讨论了天线方向图对系统性能的影响。考虑了距离校正因子、杂波、噪声和目标散射特性等因素后,给出基于脉压回波的天线方向图估计和校正的方法,并用计算机仿真验证了该方法的有效性。     

全极化沿航向干涉SAR系统参数优化设计

为最大化全极化沿航向干涉合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统相对于单极化沿航向干涉SAR系统的运动目标检测优势,建立了一种以可测速区间长度之比为目标函数的优化模型,提出了相应的最优解求解方法。仿真实验结果表明,与模型最优解对应的参数设置充分利用了雷达系统的极化信息,最大化了全极化干涉系统在运动目标检测方面的优势。     

基于数值仿真的X波段极化SAR海杂波统计建模与特性分析

针对3~5级海况下X波段极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)海杂波的仿真和统计建模, 首先利用Apel海浪谱模型和Monte Carlo方法仿真不同风速下的大尺寸二维粗糙海面, 进而分别利用物理光学模型和弹跳射线法两种高频电磁散射模型考虑海面的单次散射和多次散射, 实现大尺寸海面的极化SAR海杂波仿真, 并利用X波段地球物理模式函数和岸基实测海杂波对仿真海杂波的精度和统计分布进行验证。基于仿真海杂波数据, 利用典型的乘积模型和Mellin类统计量开展海杂波统计建模和特性分析。仿真结果表明, 在2 m×2 m的高分辨率条件下, X波段同极化海杂波并不服从适用于中低分辨率海杂波的K分布, 且在不同风速风向下呈现出不同的纹理特征; X波段交叉极化海杂波表现出较弱的纹理特征, 服从Wishart分布; 随着入射角和雷达视数的增大, 海杂波的纹理特征逐渐减弱。