合成孔径雷达简缩极化干涉数据的植被高度反演技术研究

该文提出了一种利用合成孔径雷达简缩极化干涉数据进行植被高度反演的三阶段方法。将全极化干涉数据处理中的相干最优方法引入简缩极化干涉数据处理,由相位最优相干系数对应的最优相位获得体去相干系数和地表相位的初始估计,利用相干区域边界提取方法更新体去相干系数,得到精确的植被高度估计值。采用欧空局提供的L波段的模拟全极化干涉数据构造简缩极化数据集,将该数据用于植被反演,反演结果验证了提出方法的有效性。

基于最优极化相干系数的倾斜建筑物解译研究

基于Freeman_Durden分解的全极化SAR影像分类方法能够较好地保持地物极化散射特性,但在分类的过程中,不能改变初始散射机制,导致分解结果对分类精度影响很大。在Freeman_Durden分解中,排列方向相对雷达飞行方向不平行的建筑物(简称为倾斜建筑物)常被分为体散射类型,使得该类建筑物往往被误分为植被。通过分析建筑物在SAR影像中的后向散射特性,利用建筑物具有较高相干性的特点,引入最优极化相干系数,在目标分解的基础上通过阈值分割将两者区分开来,进而提高反射非对称性人工目标的分类效果。通过使用E-SAR系统在德国DLR附近Oberp-faffenhofen地区获取的L波段PolInSAR影像和国内X-SAR系统在海南陵水地区获取的X波段PolInSAR影像进行试验,证明该方法能够有效地将与雷达飞行方向不平行的建筑物与森林区分开。

面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法

本文针对多基线极化干涉SAR数据,提出了面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法。该方法将多景全极化干涉影像联合在一起,构建多基线极化相干矩阵,由多基线最优相干准则指导,求解全局条件下的最优干涉图。该方法可以有效降低多基线干涉中散射中心不一致对干涉相位影响,从而提高干涉相位的精度和可靠性,并提高最终获取DEM的精度。利用国产X-SAR系统和德国E-SAR系统获取的多基线全极化数据进行全局最优相干方法试验,利用多基线极化最优相干方法生成全局条件下的最优干涉图,依据多基线高程反演方法计算目标高程,验证了本文提出的方法的有效性。

PolInSAR极化误差对最优相干相位的影响研究

极化干涉SAR定量应用中,极化误差会导致最优干涉相位估计误差。该文研究了极化干涉SAR测量处理中极化误差的传递,基于极化相干最优过程理论提出了一个新极化误差传递模型。在此基础上通过仿真验证并分析了极化误差对极化干涉最优干涉相位估计的影响,其结论能为在实际应用中进行精度分析和提出定标指标要求提供理论依据和参考。

基于极化特征参数和极化干涉最优参数的改进四元素分解方法

雷达目标的后向散射对目标姿态与雷达视线的相对几何关系十分敏感,同一目标相对于雷达视线的姿态不同时,散射特性十分不同。倾斜地表和倾斜建筑物等目标可能扭转后向散射回波的极化基,进而导致交叉极化分量过高,图像体散射成分过估计。该文针对图像体散射成分过估计的现象,提出一种基于极化特征参数(H/α)和极化干涉相似性参数(PISP)的极化干涉分解方法。该方法充分考虑了散射体在雷达视线方向上的散射多样性,对不同取向的倾斜地表和倾斜建筑物等目标产生的交叉极化分量进行更好的适配,得到更好的分解结果。最后,利用由中国科学院电子学研究所获取的机载C波段全极化干涉数据验证该方法在极化干涉分解中的有效性。实验结果表明,该改进算法可以有效、正确地区分地物散射特性。

简缩极化干涉合成孔径雷达三分量目标分解方法

提出利用合成孔径雷达简缩极化干涉数据的目标分解方法.将全极化干涉目标分解方法扩展到简缩极化干涉数据处理,由简缩极化互相关矩阵分解出3种散射分量.针对简缩极化数据量减少造成的方程欠定问题,利用极化度估计体散射功率,通过遍历简缩极化相干区域寻找最长轴和判断地表相位获得偶次散射相位估计,最终得到各散射分量的功率和相位中心高度的估计.利用L波段全极化干涉仿真数据合成简缩极化数据集,验证了算法的有效性.

基于ESPRIT算法的极化干涉SAR植被高度反演研究

由于存在着去相干分量,利用ESPRIT(旋转不变技术)算法对植被区域的极化干涉SAR(PolInSAR)数据进行反演的结果有较严重偏差。针对这一问题,结合极化干涉相干最优理论及其物理散射机制,引入新的散射矢量——相干最优化散射矢量,提出一种改进的基于ESPRIT的植被高度反算法。最后,利用欧空局(ESA)提供的模拟L波段全极化干涉数据对改进算法的有效性进行验证,试验结果证明改进算法能很大程度地提高反演的精度。

极化干涉SAR数据地表土地类型分类

基于新疆和田地区1994年10月9日和10日SIR-C-L波段全极化雷达数据,首先对极化干涉测量的基本原理和数据处理流程进行了详细的阐述,接着,用Cloude相干最优算法得到了与3种地物散射机制相对应的3个最优相干图,并且就地物相干性对极化的强烈依赖和3种散射机制中地物的最优相干特性进行了分析,具有最高相干值的相位图在提取DEM方面较有利,具有最低相干值的相干图在地物识别方面较有利。最后,在对最优相干系数、后向散射系数和熵进行数据相关性分析基础上,利用得到的最优相干系数、熵和后向散射系数数据进行了土地类型的识别和分类,得到了很好的效果。

双基线极化干涉SAR数据估计林高的方法

虽然ESPRIT方法可从单基线极化干涉SAR数据中区分森林冠层、地面对应的散射中心,但它未能提供散射中心间的绝对干涉相位差,造成林高估计精度下降。针对上述问题,本文提出一种基于双基线极化干涉SAR数据的林高估计方法。基于绝对相位差与基线的联系,双基线方法通过最小化代价函数获得绝对干涉相位差有效估计,从而改善了林高估计性能。L波段ESAR数据结果表明,双基线林高估计方法优于单基线ESPRIT方法。

基于PolInSAR相干区域的最优正规矩阵近似解的地形与树高估计

森林区域林下地形及树高的反演是极化干涉雷达的一个重要应用。该文首先对极化干涉SAR数据的相干区域进行建模及运用最优正规矩阵近似干涉互相关矩阵,得到白化正规干涉互相关矩阵。白化正规干涉互相关矩阵的相干区域为一条直线,任意求得两个不同极化状态下的相干系数进行直线拟合,完成地表的估计,再结合体散射去相干与树高之间的关系,运用查表方法完成树高的估计。该方法回避了传统方法中求解所有极化状态下的相干系数估计及相干区域边缘提取的步骤,在简化参数反演提升估计效率的同时获得正确地表与树高估计,最后运用仿真数据完成算法有效性与可靠性的验证。

一种基于软阈值方法的改进A_1/A_2极化干涉分类算法

在分析了极化干涉技术的发展现状和发展趋势的基础上,从极化干涉的特殊性入手,分析了干涉相干系数在极化干涉分类中的作用,并且系统分析了基于相干最优优化后的相干系数进行极化干涉分类过程的原理,总结了现有极化干涉分类算法在阈值选择方面存在的不足,阐述了硬阈值方法和软阈值方法的基本原理和它们之间的区别,最后提出基于软阈值方法的改进A1/A2非监督极化干涉分类算法,解决了极化干涉分类现有的分类空间中的阈值问题。实验表明这种方法能够得到更好的分类结果,做出了改进。

极化干涉SAR面向城区不同处理模式的误差影响分析

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城区等复杂场景下的应用受到了越来越多的关注。面向城区的极化干涉SAR处理主要包括基于极化最优相干的干涉测高、基于极化分解的干涉测高、联立极化干涉观测方程直接求解不同散射机制高度这3种模式。现有研究对各类误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响分析尚很欠缺。该文在构建极化干涉SAR误差模型的基础上,提出了联立极化观测方程下散射机制的求解方法,推导了极化失真和干涉误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响模型,并通过仿真验证了模型的正确性,同时给出了3种处理模式补偿误差后的高度反演结果,补偿误差后通过极化最优相干得到建筑区域高度的均方根误差(RMSE)为2.77 m。在此基础上,通过仿真给出了极化干涉SAR不同处理模型下的误差影响曲线,比较了不同处理模型受误差影响的程度,并给出了合理解释,研究结果为极化干涉SAR系统设计、处理方法选择及数据应用提供了参考。

利用矩阵值域的极化干涉SAR相干性的研究

极化SAR干涉测量(PolInSAR)的相干性是反演植被参数的重要信息来源,极化空间中不同极化状态对应的相干性分布与复极化相干矩阵的值域相关。本文讨论了不同结构的复极化相干矩阵值域的特点,分析了不同极化状态下干涉相干性与复极化相干矩阵的值域的关系。利用模拟数据和真实全极化SAR数据分析了滑动窗口大小和不同散射体对复极化干涉矩阵值域的影响,以及复极化干涉矩阵的结构对极化干涉SAR相干性分布空间的影响,有助于更加准确地获取极化干涉SAR最优极化基和估计最优相干性。

基于模糊聚类的PolInSAR数据非监督分类方法

提出了一种结合Freeman分解和模糊聚类的极化干涉合成孔径雷达(polarimetric interferometric synthetic aperture radar,PolInSAR)数据非监督分类方法。针对基于Freeman分解的极化SAR图像分类方法中提取的3种散射机理:表面散射、体散射、偶次散射占主导的区域之间存在模糊的缺点,利用PolInSAR处理中的最优干涉相干系数引入的参数——最优相干熵HInt和最优相干各项异性度AInt,将每种散射机理主导区域划分为单个散射机制或多个散射机制共同作用的区域。并将模糊理论引入到HInt/AInt平面的区域边界划分,得到初始分割图像。对初始分割图像进行合并,模糊聚类等操作,得到最终分类结果。采用ESAR Oberpfaffenhofen地区PolInSAR数据实验的结果验证了本文方法的有效性。