簡縮極化SAR信息處理模型與方法研究

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1、國中國科學(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences博士學(xué)位論文作者姓名：睦整指導(dǎo)教師：送塞學(xué)位類別：王堂簋±學(xué)科專業(yè)：焦曼皇信盅矬壟研究所：且王堂班宜壓2013年6月ByCHENLinADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForth—edegreeofDoctorofEngineeringInstituteo

2、fElectronics，ChineseAcademyofSciencesJune，2013研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國科學(xué)院電子學(xué)研究所或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：倍．魂k日期：妒l弓，6～釤關(guān)于學(xué)位論文使用

3、權(quán)的說明本人完全了解中國科學(xué)院電子學(xué)研究所有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：①電子所有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②電子所可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；③電子所可允許學(xué)位論文被查閱或借閱；④電子所可以學(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；⑤電子所可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容(保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)。簽名：儲席k日期：砷f；．岳g導(dǎo)師簽名：(多。日期：加限6一矽摘要簡縮極化是一種新的合成孔徑雷達(SAR)極化工作模式，針對目前的星載全極化SA

4、R系統(tǒng)難以負(fù)擔(dān)長時間、寬測繪帶、高分辨率的全極化數(shù)據(jù)獲取的問題，通過發(fā)射一種經(jīng)過設(shè)計的極化波，并接收兩路正交極化波，可以在獲得與全極化數(shù)據(jù)近似極化信息的同時，有效減輕極化系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。鑒于簡縮極化在極化信息獲取能力和系統(tǒng)設(shè)計方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?，其研究對于星載SAR的系統(tǒng)設(shè)計有著十分重要的意義，成為近年極化SAR研究領(lǐng)域的熱點，國際上計劃發(fā)射的多個星載SAR系統(tǒng)己將簡縮極化設(shè)計為其實驗?zāi)Ｊ交蛳冗M工作模式之一。自2002年簡縮極化概念提出至今僅十年時間，相關(guān)星載系統(tǒng)尚在研制階段，尚未有實際數(shù)據(jù)公布，該技術(shù)

5、仍處于基礎(chǔ)研究階段，在系統(tǒng)分析設(shè)計、信息處理等方面尚存在一系列關(guān)鍵問題迄待解決。由于簡縮極化通道數(shù)據(jù)量減少，已有的極化理論和方法無法直接用于簡縮極化的信息處理，論文針對簡縮極化SAR信息處理模型與方法展開了比較全面且深入的研究，主要包括簡縮極化的基本理論、數(shù)據(jù)處理、定標(biāo)方法的研究和具體應(yīng)用的潛力分析，并將極化干涉理論和方法引入簡縮極化，初步開展了簡縮極化干涉的方法和應(yīng)用研究。論文在全面總結(jié)極化SAR相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了簡縮極化SAR的基本理論，包括數(shù)據(jù)表征、極化合成理論和典型收發(fā)極化模式等。其中

6、，基于極化合成理論的研究，各種模式的簡縮極化數(shù)據(jù)可以由全極化SAR數(shù)據(jù)經(jīng)極化基變換合成得到。仿真和機載全極化數(shù)據(jù)合成的簡縮極化數(shù)據(jù)是論文研究工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。經(jīng)典簡縮極化數(shù)據(jù)處理包括兩種基本研究思路，即從簡縮極化數(shù)據(jù)中重建全極化信息的方法、和直接利用簡縮極化數(shù)據(jù)的方法。論文對這兩種思路分別開展了相應(yīng)的研究，包括目標(biāo)分解和監(jiān)督分類。經(jīng)研究，Nord改進全極化數(shù)據(jù)重建算法具有更高的重建精度，在此基礎(chǔ)上，論文從三分量目標(biāo)分解方法和基于Wishart統(tǒng)計分布的監(jiān)督分類方法出發(fā)，定量分析比較了上述兩種數(shù)據(jù)處理思路下

7、簡縮極化SAR數(shù)據(jù)分解和分類的能力，得到了重建全極化信息并未對目標(biāo)分解和分類結(jié)果有明顯改善的結(jié)論，因此，論文提出直接利用簡縮極化數(shù)據(jù)進行信息處理，在保證目標(biāo)分解準(zhǔn)確度和分類精度的基礎(chǔ)上，提高了數(shù)據(jù)處理的效率。在非監(jiān)督分類算法研究方面，論文結(jié)合目標(biāo)分解與基于Wishart統(tǒng)計分布的分簡縮極化SAR信息處理模型與方法研究類方法，提出了一種基于三分量分解的簡縮極化數(shù)據(jù)非監(jiān)督分類方法。該方法首先引入m擊三分量分解并將其中的去極化分量假設(shè)為體散射分量，因而將散射機制初始分解為表面散射、偶次散射和體散射三大類。在此

8、基礎(chǔ)上，利用極化總功率，將三大類初始分類中的每一類細(xì)化為五個類別。針對目標(biāo)分解結(jié)果中體散射與其它兩類散射機制仍存在混淆的問題，利用像素問Wishart距離，重新調(diào)整各像素的分類，實驗結(jié)果表明提高了體散射與其它兩類散射機制的區(qū)分程度。為支持簡縮極化SAR數(shù)據(jù)定量化研究，需要對簡縮極化SAR數(shù)據(jù)定標(biāo)。論文在簡縮極化SAR系統(tǒng)誤差模型基礎(chǔ)上，引入與發(fā)射極化基無關(guān)的極化數(shù)據(jù)定標(biāo)思想，提出了一種利用三個角反射定標(biāo)器的簡縮極化數(shù)據(jù)定標(biāo)方法，可以普遍應(yīng)用