一种改进的多视极化白化滤波算法

针对极化合成孔径雷达(PolSAR)图像的相干斑抑制问题,提出一种快速有效的多视极化白化滤波改进算法。该算法在分块加权法的块处理基础上,采用边缘检测模板对非同质类子块进行二次分类,从而提高了多视极化白化滤波(MPWF)算法的参数估计精度。利用美国宇航局喷气推进实验室(NASA/JPL)的AIRSAR系统实测数据进行了实验,实验结果表明文中方法不仅在斑点抑制效果和运算量上优于MPWF,而且有效地克服了分块处理带来的边缘模糊问题。     

信号最优极化滤波及性能分析

研究了信号最优极化滤波问题,以信号干扰噪声比(SINR)为目标函数建立了带非线性约束的优化模型,利用变量代换将其转化为无约束的优化问题,利用极值必要条件将优化问题转化为一元二次方程求根问题,导出了最大SINR和最优接收极化的解析表达式。性能分析表明：信号和干扰极化状态差异越大,滤波性能越好,完全极化干扰容易被抑制,而部分极化干扰效果好。     

全极化合成孔径雷达图像极化白化滤波参数估计方法的改进研究

本文介绍了全极化SAR图像相干斑抑制的极化白化滤波,及其参数估计的传统方法.针对传统参数估计方法的缺陷,提出了增强的自适应边缘检测参数估计方法.由于以上方法无法检测点、线目标,本文提出了一种新的参数估计方法.将这些方法应用到NASA JPL实验室的全极化SAR图像数据中,得到了相干斑抑制图像.对这些图像进行详细的分析、比较,结果证明参数估计新方法具有强的适应性和有效性.     

一种弹载相控阵雷达及其极化滤波方法

提出了一种弹载极化相控阵制导雷达及其极化滤波方法.该雷达发射单极化线性调频脉冲压缩信号,以提高其低截获概率性能;采用正交极化通道同时接收回波信号,获取雷达回波的全极化信息;对脉冲压缩后的高距离分辨信号,利用瞬态极化估值、极化变换和极化矢量滤波运算级联的方法,实现对干扰的有效抑制.该方法的优点在于它可以抑制与目标处于同一个距离单元和角度单元的干扰信号,解决对单脉冲雷达角欺骗干扰的抑制难题.理论分析和仿真结果表明了该极化滤波抗干扰方法的有效性,研究结果对实际雷达系统的研制具有指导意义.     

干扰环境中部分极化信号的最佳滤波

研究了干扰环境中部分极化信号的最佳滤波问题,以信号干扰噪声比为优化对象,建立了带约束非线性优化模型,利用拉格朗日乘子法和参量矩阵的反对称性,将非线性最优化问题巧妙地转化为二次代数方程求根问题,得到了最优化问题两个备选解的解析表达式,给出了完整解法。     

极化敏感阵列滤波性能分析:完全极化情形

本文研究了完全极化情形下极化敏感阵列滤波性能.期望信号和干扰信号来自任意方向,并且任意极化,推导获得阵列最大输出信号干扰噪声比SINR,它是空间匹配系数和极化匹配系数的函数.与普通阵列相比较,极化敏感阵列不仅可以在空域滤波,而且可以在极化域滤波.当干扰和期望信号到达角差别较大时,阵列通过调整方向特性抑制干扰、增强信号;当干扰信号和期望信号到达角接近时,仍然可以利用它们极化状态的差异提高SINR.对于干扰方来讲,要想获得较好的干扰效果,干扰信号必须要和期望信号具有相同的到达角和极化状态.具体的算例结果验证了理论分析的正确性.     

一种双极化气象雷达自适应谱极化滤波方法

针对双极化气象雷达中非气象回波的滤除问题,该文提出一种基于詹森-香农散度原理的自适应移动谱去极化比(AMsDR)滤波方法。该方法根据不同方位向回波的谱去极化比分布情况,利用气象回波和杂波在距离-多普勒图上的特征差异实现气象回波的保留和杂波的滤除。与现有固定阈值的移动谱去极化比滤波器相比,AMsDR滤波方法可根据不同方位向降雨和杂波的回波差异自适应地选择滤波阈值,提高杂波抑制与降雨保留性能。      

一种新的干涉相位图局部自适应滤波方法

为了有效提高对InSAR干涉相位噪声的抑制性能并充分保持干涉相位图细节信息,该文提出一种基于局部地形相位补偿和各向异性高斯滤波函数(AGF)的自适应复相位滤波方法。该方法首先利用局部频率估计方法补偿地形相位,以便于消除局部地形相位对滤波窗口内干涉相位的不利影响。然后,构造了尺度和方向自适应的AGF,并对同分布样本进行局部加权的方向滤波。这里,AGF尺度随相干系数等级自适应变化：在低相干区域,采用的大尺度AGF能够充分地抑制相位噪声;在高相干区域,采用的小尺度AGF能更好地保持相位细节信息。AGF方向根据最大加权相干积累准则确定,以选取同分布的滤波样本估计中心像素相位值。实验结果表明,与多种滤波方法相比,该文方法在减少干涉相位图残点和保持条纹边缘等方面均具有更好的性能。     

极化敏感阵列斜投影滤波性能分析

该文研究了极化敏感阵列采用斜投影滤波和正交投影滤波的输出信干噪比(SINR)特性。推导获得了斜投影滤波与正交投影滤波在理想情况和存在阵列误差时的输出SINR 计算式:理想情况下输出SINR 是信噪比(SNR)、目标与干扰的空域和极化域匹配系数的函数;存在阵列误差情况时输出SINR 受信噪比,干噪比(INR)、目标与干扰的空域-极化域匹配系数及误差扰动量共同影响。分析表明,相比正交投影滤波而言,斜投影滤波的输出SINR没有改善,也不能提高误差稳健性,它们均低于最优输出SINR;正交投影与斜投影输出SINR 相同的成因并不一样,正交投影滤波改变了目标的幅相特性,滤波后目标有损失;斜投影滤波改变了输出噪声的空域-极化域特性,放大了输出噪声的功率。最后通过仿真实验验证了理论分析的正确性。      

基于时频联合域极化滤波的高分辨极化雷达信号检测

本文以瞬态极化时频分析作为理论工具,针对高分辨极化雷达体制,提出了时频联合域极化滤波的概念;然后应用文中介绍的瞬态极化短时Fourier变换(STFT),提出了一种通过时频联合域积累的高分辨极化雷达信号检测算法.仿真实验表明了该算法的可行性和有效性.     

Beta分布下基于白化滤波的极化SAR图像海面舰船目标CFAR检测方法

在杂波纹理服从Beta分布的极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,POLSAR）图像目标检测中,提出了一种基于多视极化白化滤波（Multilook Polarimetric Whitening Filter,MPWF）的恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）检测解析新方法.首先,假设乘积模型中纹理变量服从Beta分布,推导得到MPWF检测量的概率密度函数（Probability Density Function,PDF）.然后,对概率密度函数积分得到虚警概率关于检测门限的解析式,并设计相应的CFAR检测流程.最后,提出了基于MPWF的对数累积量估计方法,对Beta分布纹理变量参数u和v进行估计.通过实测数据验证了新方法的有效性.实验结果表明Beta分布对某些区域的极化SAR数据有更好的拟合效果,同时新方法与已有方法相比具有更好的CFAR保持能力.     

一种面向对象的时间序列极化SAR图像变化检测方法

提出了一种改进的时间序列极化合成孔径雷达(SAR)图像变化检测方法。该方法首先使用简单线性迭代聚类算法对时间序列极化SAR图像进行过分割,得到时间序列图像的超像素一致表达。然后对各个超像素进行时间序列上的任意双时相交叉变化检测,得到包含时间序列图像变化信息的变化检测矩阵。最后根据变化信息对图像在时间序列上进行平滑滤波并生成动态变化图,对地物变化情况进行分析。实验结果表明,文中方法能够有效地检测和分析时间序列极化SAR图像的变化情况。     

基于极化定标的极化隔离度空变分析

极化定标是多极化合成孔径雷达(PolSAR)系统获取真实目标极化散射矩阵的必要步骤。文中针对极化定标过程中存在的极化隔离度距离向空变特性,采用基于无源角反射器的极化定标算法作为仿真工具,对PolSAR系统极化隔离度绝对值及其空变范围对图像中极化隔离度的影响规律进行了分析。分析结果表明:当用于极化修正的极化误差矩阵与PolSAR系统自身极化隔离度不匹配时,极化修正将会使得修正后的图像极化隔离度变差。因此,在进行极化定标时,应当尽可能在定标场沿距离向布设一定间距的多组定标器,从而获取PolSAR系统在整个距离向成像带宽内的极化隔离度拟合曲线,在进行极化修正时对图像中距离向不同的像素点采用曲线中对应位置的极化误差矩阵进行修正,进而得到尽可能接近目标真实极化散射矩阵的估计值。     

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。      

基于支持向量机的极化SAR图像分类

与传统最大似然（ML）分类器相比，支持向量机（SVM）在小训练样本时仍具有良好的分类性能，目前已广泛应用于多个领域。该文在极化SAR特征提取的基础上，将SVM应用于极化SAR图像分类，分析了分类器参数对分类性能的影响。利用NASA／JPL实验室AIRSAR系统的L波段旧金山全极化SAR数据比较了SVM和ML的分类性能，并进一步给出了基于SVM的国内某地区双极化SAR图像分类结果。     

同时极化雷达波形隔离度分析与选择

针对目标极化特性测量,尤其是大动态单目标极化特性的测量问题,同时极化测量波形的设计需着重考虑其波形隔离度。首先,从模糊函数的角度出发定义波形隔离度。然后,针对波形隔离度这个指标,讨论双频矢量脉冲信号、正负斜率线性调频信号和全极化OFDM信号等典型极化测量波形的隔离度性能,重点分析了多普勒频移对波形隔离度的影响。最后对不同波形下波形隔离度的影响因素及性能指标进行比较,给出了这几种极化测量波形的适用场景,对同时极化测量波形的设计与选择具有一定指导意义。     

Fisher纹理分布下基于匹配滤波的极化SAR图像CFAR检测方法

在已有的极化合成孔径雷达（PolSAR）图像恒虚警（CFAR）检测方法中,存在着高分辨下杂波模型适用性差的难题。为此提出了一种Fisher分布下的CFAR检测方法,并定义虚警损失率（CFAR Loss,C_L）以量化评估算法的恒虚警保持性能.首先,在乘积模型框架下引入Fisher纹理变量,推导出了多视极化匹配滤波（Multi-look Polarization Matched Filter,MPMF）检测量的概率密度函数（PDF）.然后,对PDF积分得到了虚警概率的闭合解析式,并设计了CFAR检测流程.仿真数据和机载合成孔径雷达（Airborne SAR,AIRSAR）数据实验结果表明,与基于K分布、G₀分布、Wishart分布的CFAR检测算法以及双参数恒虚警（two-Parameter CFAR,2P-CFAR）算法相比,新方法具有良好的恒虚警保持性能和检测性能,具有较强的鲁棒性,且运算时间未明显增加,相比于其他检测方法,品质因数（Figure of Merit,FoM）平均高出12.80%.     

基于RVoG模型的极化干涉SAR最优基线分析

 针对极化干涉SAR体散射体参数估计应用,基于随机体散射体/地表二层(RVoG)模型分析研究了其最优基线问题.在基线去相干、RVoG模型、相位管等相关理论分析基础之上,证明了最优基线的存在性,给出了其定义与计算方法,比较了其与常规干涉SAR最优基线的异同.通过仿真验证并讨论了雷达、成像几何和体散射体参数对最优基线选取的影响.