極化SAR圖像分類方法研究.pdf

1、合成孔徑雷達(SAR)圖像分類是SAR圖像處理中的重要內容，也是SAR圖像解譯的關鍵技術之一，它是將解譯系統(tǒng)中的前端部分單獨提取出來作為具體應用的一個典型實例?？焖佟蚀_的SAR圖像分類是實現(xiàn)各種實際應用的前提。國外(如美國、加拿大、德國、日本等)在SAR圖像分類方面處于領先水平，我國的SAR信息處理技術基本上還停留在SAR圖像解譯的初級階段，在SAR圖像分類算法研究上落后于國外。但不管是國內還是國外，SAR圖像分類的準確率、精細度以及

2、分類算法的效率和穩(wěn)定性都需要改善，SAR圖像分類方法的研究仍然是一個熱點和難點。本文則重點開展了極化SAR(PolSAR)圖像分類方法的研究工作。 極化SAR是用來測量目標散射信號極化特征的新型成像雷達，它具有能夠獲得多通道極化圖像的優(yōu)越性，有利于確定和理解散射機理，提高目標檢測、辨別和分類能力，有利于抑制雜波，提高抗干擾能力。極化SAR的出現(xiàn)，擴大了SAR系統(tǒng)的應用范圍，在采集地表或地面覆蓋物的物理和電磁結構信息的應用中起著越

3、來越重要的作用。 全極化SAR數(shù)據(jù)不僅提供了各個極化通道的幅度和相位信息，還提供了各個極化通道間的相對信息。因此，極化SAR圖像包含了更加豐富的地物信息。利用這些信息，可以帶來更好的SAR圖像處理效果。而現(xiàn)有極化SAR圖像分類方法對極化信息發(fā)掘還不夠，充分發(fā)掘和利用這些極化信息，可以更好的確定和理解目標散射機理，從而帶來更好的SAR圖像分類結果。另外，數(shù)據(jù)處理手段不斷發(fā)展，近些年來出現(xiàn)了一些新的數(shù)據(jù)處理技術，如獨立分量分析(IC

4、A)，將這些技術用于極化SAR圖像分類，也可能會改善SAR圖像分類效果。 本文在充分利用極化信息，引入獨立分量分析技術的同時，還利用子孔徑分析這一新的SAR圖像處理技術來對目標極化散射行為進行統(tǒng)計分析，并把分析結果用于分類，改善了分類效果。 本文的主要工作和貢獻如下： (1)介紹了雷達極化的基本理論，包括極化表示以及極化SAR成像中的散射坐標系和極化散射描述。并對Jones矢量復標量表示下的一些極化問題作了推導。

5、 (2)對現(xiàn)有的一些極化SAR圖像分類方法進行了研究和實驗，如Pauli分解、Krogager分解、H/α分類、H/A/α分類、Wishart分類、以及模糊c均值分類等。對給出垂直水平線極化基下散射功率矩陣的條件下進行Krogager分解的問題作了推導。 (3)對獨立分量分析的基本理論、模型、約束條件和優(yōu)化算法進行了介紹。 (4)研究了基于獨立分量分析的極化SAR圖像分類方法，提出了結合ICA相干斑抑制的極化SA

6、R圖像分類和直接基于ICA的SAR圖像分類。在結合ICA相干斑抑制的極化SAR圖像分類中，提出了在Pauli分解后的顏色通道上進行相干斑抑制的方法，克服了在原極化通道上進行相干斑抑制造成的相對相位丟失問題，改善了分類效果。在直接基于ICA的極化SAR圖像分類中，使用ICA同時分離各個有用獨立分量和相干斑噪聲，使相干斑抑制與圖像分類成為一個統(tǒng)一的過程，并提高了分類準確度。 (5)研究了極化SAR圖像子孔徑分析。首先研究了基于子孔徑