基于模型的π/4模式简缩极化干涉数据目标分解

基于模型的目标分解是极化合成孔径雷达(SAR)的一个重要应用,基于模型目标分解依赖于极化数据仅能获得各散射机制的能量信息.该文将基于模型的分解技术应用到π/4模式的简缩极化干涉SAR(C-PolInSAR)数据中,对互相关矩阵进行分解,在获得各散射机制功率的同时获得对应的散射相位中心.该文首先推导出3种散射机制π/4简缩极化SAR干涉观测下散射模型,然后运用数值计算方法进行目标分解,最终求解出各散射机制的功率贡献及相位中心高度信息.仿真数据验证了该算法的有效性,分析了不同波段及不同地表参数对分解结果的影响.     

引入有取向二面角散射的Freeman-Durden 分解

该文首先考察了当极化SAR 方位向与农作物种植行向不一致时,入射电磁波到地表、农作物的二次散射与一般二次散射的区别。其次,为描述这种二次散射,建立了有取向的二面角散射模型,并将该模型引入到Freeman-Durden 目标分解中,设计了相应的目标分解算法。最后,选取同一农作物种植区两种航迹的机载全极化SAR 数据实现了该分解算法。实验结果证明,对于农作物种植区,改进后的Freeman-Durden 分解能提升不同航迹下的极化SAR 数据目标分解的一致性。      

一种新的基于非反射对称非负特征值分解的Freeman分解

该文首次推导出了在非反射对称情况下非负特征值分解(NNED)的分析解法,即非反射对称NNED;并将其应用于Freeman分解,提出了一种基于非反射对称NNED的Freeman分解.在Freeman分解中,非反射对称NNED用于提取体散射功率,并用于调整体散射、二面角散射以及表面散射功率以确保余项协方差矩阵没有负特征值.相比于基于反射对称NNED的Freeman分解,所提的分解方法有效地利用了在反射对称条件下被假定为0的非对角线元素,能保证余项协方差矩阵没有负特征值,实测极化SAR数据实验表明,所提的分解方法能显著地加强城区的二面角散射功率并且减少城区的体散射功率.     

基于简缩极化数据的三分量分解模型

基于部分极化波的二分理论,提出了一种针对简缩极化数据的三分量分解模型。该模型将简缩极化数据的Jones相干矩阵分解成表面散射、偶次散射和体散射三种散射机制Jones相干矩阵之和,进一步得到这三种散射机制各自的散射功率。选取德国根多夫市普拉特灵(Plattling)地区的TerraSAR-X全极化数据生成简缩极化数据,用提出的三分量分解模型对得到的简缩极化数据进行分解,并将分解结果与全极化数据的Pauli分解结果进行对比。实验结果表明:提出的简缩极化数据三分量分解模型能够很好地描述表面散射和体散射的散射行为。但是,相比全极化数据的分解结果,提出的模型高估了体散射分量,导致偶次散射分量偏小,这个问题需要进一步的研究来解决。     

面向目视解译的全极化SAR船只精细化特征表征方法

随着卫星技术的发展,极化合成孔径雷达(PolSAR)数据的分辨率和数据质量得到大幅提升,为人造目标的精细化目视解译提供了良好的数据条件。目前主要采用多分量分解的方法,但是易造成像素错分问题,为此,该文结合Yamaguchi极化分解和极化熵提出了一种非固定阈值划分的方法用于实现全极化SAR图像船只结构精细化特征表征。Yamaguchi极化分解能够识别基本散射机制,其修正后的体散射模型更符合实测数据,可有效对人造目标进行表征。极化熵H在弱去极化状态下可以看成某一指定等效点的目标散射机制,能够有效突出船只主散射特征。因此,该文通过将Yamaguchi极化分解算法的非固定三分量与极化熵的低中高熵内嵌,将其分为非固定阈值的九分类成分,从而降低硬阈值处理在阈值边界处受噪声影响产生的类别随机性。并且将二次散射和单次散射均显著的区域称为混合散射(MSM),以更好匹配实验中船只典型结构的散射类型。在此基础上,利用广义相似性参数进一步缩短类内距离,采用改进后的GSP-Wishart分类器进行迭代聚类,旨在通过提高二次散射和混合散射机制以提高不同类型船只可区分度。最后,该文采用中国上海某港口的高分三号全极化...     

基于高分辨率全极化SAR图像的取向角校正方法

城市地区极化分解对于监测城市扩张速度并研究其对生态环境的影响非常重要。全极化合成孔径雷达(PolSAR)允许我们使用极化目标分解方法来检测地物散射机制,是一种对城区变化进行监测的手段。然而,目标的极化方向角(POA)会影响极化分解结果,导致体散射过估等问题,使得极化分解结果不能正确地体现目标的散射机理。传统的去取向方法只对主导极化方向角较小的地区起到去取向的作用,对取向角较大区域没有明显的效果。该文针对以上问题提出了一种基于高分辨率城市区域图像的POA校正方法。首先,高分辨率图像中城市建筑区域的POA会因为地物变化出现跳变的现象,可以利用POA的随机性对城市地区的范围进行估计。其次,使用线性逼近方法来获取城区中使交叉极化项最小的POA。利用该文提出的POA校正算法,可以使取向角导致的误分解问题得到缓解,提高分解结果的准确度。该算法使用2009年于四川都江堰地区获取的机载X波段全极化数据进行验证,得到了明显的改进结果,城市区域的体散射分量得到了显著的提升。      

基于极化联合特征的海面目标检测方法

该文从全极化体制角度出发,提出一种基于极化联合特征的海面目标检测方法。首先基于极化协方差矩阵,通过Cloude特征分解,提取表征回波随机程度的极化熵和反熵的数学期望;接着直接基于极化散射矩阵,通过Krogager特征分解,提取表征回波中极化散射分量结构组成的球散射体分量、二面角散射体分量和螺旋体散射分量的归一化系数;由提取的特征构成五维特征空间,利用主成分分析(PCA)降维证明所提特征具有良好的可分性,最后采用一类支持向量机(OCSVM)对目标和杂波进行识别。所提方法分别从极化相干和非相干分解两个角度出发,通过两种不同的极化分解方式提取特征,在一定程度上解决了高海情下基于单一极化分解方法存在的检测效果不理想的问题。通过IPIX实测数据验证所提方法具有良好的检测能力。      

雷达目标极化散射特征提取的研究进展

极化雷达可以直接测量出雷达目标的2×2散射矩阵信息，与传统雷达相比，极化雷达的突出优点在于测量数据包含的信息量远大于传统雷达，因而在很多领域都获得了重要应用.本文将对目标极化散射特征提取的发展概况进行综述，包括基于矩阵分解的目标特征参数提取以及直接提取目标极化散射特征的方法等，并对其中存在的问题进行评论，对未来的发展进行展望.     

一种基于表面散射相似度的SAR图像极化增强方法

针对传统极化增强在多类目标增强和极化信息保持方面存在的不足,该文基于表面散射的相似度提出了一种新的极化增强方法。该方法根据目标表面散射的相似度,对不同散射类型的目标相干矩阵乘以不同实系数,从而增大了表面散射的目标与其它散射的目标的对比差异。同时由于该方法将表征目标的相干矩阵作为整体进行运算,因而保持了目标的极化信息。最后利用NASA SIR-C/X-SAR实测极化数据验证了该方法的有效性。     

极化测量误差对人造目标散射解译性能的影响研究北大核心CSCD

极化雷达具有全天时全天候对目标和场景进行观测的优势,在诸多领域得到广泛应用。极化雷达作为一种多通道系统,不同极化通道间的交叉耦合和通道不平衡等非理想因素会使目标极化散射矩阵存在测量误差,进而影响对目标散射的解译性能。文中以人造目标为研究对象,利用极化测量误差模型和相干极化目标分解开展了极化测量误差对散射解译性能的影响研究。以Krogager分解为例,推导了三面角、二面角、偶极子和螺旋体等基本散射体的极化目标分解分量与测量误差源的解析表达式,给出了分解特征参数的变化曲线图,揭示了极化测量误差对散射解译性能的影响机理。在此基础上,基于"开拓者"无人机暗室实测数据开展定量分析。当Krogager分解误差小于10%时,要求极化隔离度小于-23 dB,极化通道幅度不平衡和极化通道相位不平衡分别小于3 dB和8.4°。研究工作为极化雷达系统参数设计等提供了指导。     

基于球面散射相似性的POLSAR图像分类方法

针对基于H-Alpha平面的目标分类方法运算量偏大的问题,本文研究了基于散射相似性的极化合成孔径雷达（POLSAR）图像分类。首先在分析现有目标散射相似性度量参数的不足基础上,利用目标相干矩阵定义了目标散射相似性的新度量参数。该参数综合考虑了目标主散射机制、次要散射机制与规范目标的相似性,以及不同散射机制对应的发生概率,因而它能准确反映目标与规范目标的散射相似程度。接着,考虑到表面散射在自然界中是一种普遍的散射类型,利用新参数提取了表面散射相似性参数,并从理论上分析了该参数表征目标散射类型的可行性及它与平均Alpha角、极化散射熵的约束关系。最后,利用San Francisco地区AIRSAR极化数据验证了表面散射相似性替代平均Alpha角的有效性,并讨论了表面散射相似性参数分别与现有极化散射熵替代参数的组合分类效果。实验结果表明,基于简单线性近似参数+表面散射相似性的H-Alpha替代方法更具实用性。      

Calibration of a polarimetric radar using a rotatable dihedralcorner reflector

Based on the existing mathematical formalisms of radar polarimetry, it is necessary to perform accurate and diversified polarimetric measurements in the real world to thoroughly investigate signature definition, identification, and classification of radar targets. For this study the Delft Atmospheric Research Radar (DARR) is used. This ground-based polarimetric FM-CW radar operates in the S-band. The purpose of the present paper is the polarimetric calibration of the DARR. Among the passive reflectors, a rotatable dihedral corner reflector is a suitable calibration object. It enables one to measure different scattering matrices with only one reflector. One alignment must be performed and the scattering matrices are measured at the same range. By measuring several scattering matrices, the accuracy of the calibration result can be estimated. A measurement campaign with a rotatable dihedral corner reflector was therefore performed. The experimental results and the calibration procedure are presented in this paper     

基于Salisbury屏的二面角设计及其极化特性分析

Salisbury屏具有独特的电磁散射特性,通过巧妙的设计Salisbury屏可以实现雷达目标特征变换的效果。根据Salisbury屏的散射特性,设计了一种新型二面角结构,从理论和仿真角度分析该新型二面角结构的电磁散射特性,分别给出张角为90与60的S屏二面角和金属二面角的雷达散射截面曲线,求解出多种入射角下的正交二面角结构的极化散射矩阵,进一步讨论了雷达工作频率、目标姿态等关键参数对Salisbury屏二面角极化特性的影响。理论分析和仿真结果均表明,与普通金属二面角相比,Salisbury屏二面角的散射特性差异明显,在目标特征变换、电子对抗等领域具有潜在的应用价值。      

一种度量目标散射相似性的新参数

针对目标相似性参数度量分布式目标与典型目标散射相似程度不准确的问题,本文利用规范散射Pauli基矢量和分布式目标相干矩阵,定义了一个度量目标散射相似性程度的新参数--目标散射相似性.由于该参数综合考虑了分布式目标主散射机制、次要散射机制与规范散射的相似性,以及不同散射机制对廊的发生概率,因而它能准确反映分布式目标与规范目标散射的平均近似程度.与相似性参数一样,新参数具有目标旋转不变性、尺度无关性等特性.作为一种实际应用,给出了分布式目标与金属球、角反射器等典型目标的散射相似性.结合旧金山地区AIRSAR极化数据,讨论了这些相似性测度在地物分类方面的应用.     

雷达目标三维散射中心位置正向推导和分析

为了更好地将散射中心与目标结构联系起来,该文基于目标几何模型给出一种在单次和2次耦合散射机理下雷达目标部件级3维散射中心位置正向推算方法。重点探究了2次耦合散射机理下强散射情况的射线等效位置确定原理及方法。对其他弱散射情况,应用等价变换等效为强散射情况。最后,使用此位置推算方法推导并分析了直角二面角,钝角二面角,SLICY, T72坦克模型的部件级3维散射中心位置,并与相应的仿真或实测SAR图像进行比对以验证此位置推算方法的正确性。     

基于同质像素预选择的极化SAR图像非局部均值滤波

该文针对在极化合成孔径雷达(PolSAR)图像相干斑抑制过程中结构特征和极化散射特性保持的难题,提出一种基于同质像素预选择的非局部均值滤波算法(NLM-HPP)。该算法结合像素统计特性和极化散射机制选择滤波同质像素,并引入结构损失函数提高非局部均值(NLM)算法中像素间相似性度量的准确性,最后用改进的相似性度量对同质像素的协方差矩阵进行加权平均,实现对PolSAR图像的相干斑抑制。对真实PolSAR数据进行的实验结果表明,与现有的Refined Lee滤波、基于散射模型的滤波方法和两种非局部均值滤波相比,此方法在有效滤除相干斑点的同时能更好地保持PolSAR图像的结构信息和极化信息。     

Dual dihedral angles for bidirectionally scattered electromagneticwaves

A spherical coordinate system is typically used to quantify the directional characteristics of doubly hemispherical scattering of bidirectional reflectance distribution function (BRDF) entailing an incident angle or cone angle from surface normal, and a heading or azimuthal angle from the incident plane. An alternate angular coordinate system is described entailing two dihedral angles. One component is a dihedral angle from the incident plane, simply out-of-plane, and the second component is a dihedral angle from the specular beam to the detector direction projected onto the incident plane, or simply degrees off specular. The suggested system is believed easier to convey scattering characteristics, and to compute the scattering from complex surfaces such as mountains with exposed rocks, or buildings. This communication presents an example of an experimental configuration to measure a doubly hemispherical BRDF, a mathematical formulation to relate the angular coordinate systems, and a computational example     

Low VHF-band backscatter from coniferous forests on sloping terrain

Low-frequency synthetic aperture radar (SAR) is a promising technique for stem volume retrieval, particularly for dense forests, due to the good penetration of forest canopies. However, it is well known that the dominant scattering mechanism, the trunk-ground dihedral interaction, decreases rapidly on sloping terrain. In this paper, we use low VHF-band SAR data, collected with CARABAS over dense coniferous forests in Sweden, to examine the effect of topography. Using flight passes with different headings, the effect of slope and aspect angle on backscatter is characterized. For tall trees (/spl sim/30 m), on the steepest slopes in the test-site (up to /spl sim/12/spl deg/), differences of up to 8 dB are observed between images acquired with different look directions relative to the slope. A physical model is developed to investigate the different scattering mechanisms and their sensitivity to terrain slopes. The model shows that the trunk-ground scattering still dominates the response for large trees on moderate slopes, and a semiempirical model for the effect of topography on backscatter is proposed. The model shows good agreement with measurements, indicating the possibility of using it to compensate for the effects of sloping terrain when retrieving stem volume in coniferous forest.     

科技项目申请书关键词提取方法

关键词提取在文本相似度计算得到应用。传统的关键词提取方法忽略文本中的未登录词以及缺乏对词语语义的理解。针对科技项目申请书,研究提出一种基于未登录词识别与语义的关键词提取方法。应用Lucene和统计相融合的方法进行分词,并识别未登录词作为申请书关键词的一部分;依据社会网络理论构建词语语义相似度网络,并计算词语关联度提取申请书其他关键词。实验结果表明,与传统的关键词提取方法相比,新方法能提取更准确的关键词,有更好的科技项目相似性检查效果。