基于時(shí)頻分析的極化SAR圖像人造目標(biāo)提取技術(shù)研究.pdf

1、本文圍繞“極化SAR圖像人造目標(biāo)提取”課題進(jìn)行研究，基于時(shí)頻分析技術(shù)挖掘目標(biāo)及其背景雜波的散射特性，提取時(shí)頻特征增強(qiáng)目標(biāo)抑制雜波，并融合其它有效極化特性，構(gòu)建出提取效果好、抗干擾能力強(qiáng)、適用范圍廣、貼近工程應(yīng)用的無監(jiān)督目標(biāo)提取算法。實(shí)驗(yàn)過程針對多個(gè)復(fù)雜場景進(jìn)行分析，重點(diǎn)關(guān)注復(fù)雜背景條件下建筑物、艦船兩類人造目標(biāo)提取工作。論文主要內(nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.復(fù)雜電磁干擾有可能影響SAR成像質(zhì)量，對于嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量的顯性干擾，由于

2、干擾噪聲強(qiáng)度不低于信號強(qiáng)度，導(dǎo)致任何后續(xù)解譯工作無法進(jìn)行，本文介紹了該類干擾抑制處理流程，并利用受干擾的海冰場景數(shù)據(jù)進(jìn)行方法驗(yàn)證；對于不影響圖像幅度信息，但有損相位信息的隱形干擾，當(dāng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析或者極化特性分析時(shí)，該類干擾會影響后續(xù)特征提取。為此，本文設(shè)計(jì)了干擾抑制方案，實(shí)驗(yàn)證明了干擾抑制有利于后續(xù)時(shí)頻特征的準(zhǔn)確提取。
　　2.基于時(shí)頻平穩(wěn)特性分析，提出了時(shí)頻平穩(wěn)性度量方法，借助于人造目標(biāo)的時(shí)頻非平穩(wěn)特征以及自然背景地物雜波

3、的平穩(wěn)特征，對兩類復(fù)雜場景進(jìn)行了時(shí)頻分析。第一，在復(fù)雜城區(qū)場景中對建筑物目標(biāo)進(jìn)行提取，驗(yàn)證方法的有效性，比較利用單極化以及全極化數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；第二，針對極地復(fù)雜海冰場景，分析海冰獨(dú)特的散射特性，利用時(shí)頻平穩(wěn)度描述子對艦船和海冰背景進(jìn)行鑒別處理，增強(qiáng)了兩者對比度，有利于準(zhǔn)確提取艦船目標(biāo)。
　　3.基于時(shí)頻相干特性分析，設(shè)計(jì)了時(shí)頻相干性度量方法，并提出了新的基于時(shí)頻相干度量的極化特性描述子，分析了三類復(fù)雜場景：第一，對于復(fù)雜城區(qū)場景

4、，相干度量方法能夠有效提取建筑物，基于新的極化特性描述子對提取出的建筑物進(jìn)行極化特性分析，能夠有效地對建筑物高度等相關(guān)信息進(jìn)行估計(jì)反演；基于雙波段的極化SAR數(shù)據(jù)，比較分析不同波段條件下相干散射子的提取結(jié)果，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果與理論估計(jì)相吻合。第二，對于復(fù)雜虛影場景，將不同時(shí)頻分解模式對虛影的抑制程度進(jìn)行比較，同樣對該場景下艦船目標(biāo)進(jìn)行極化特性分析。實(shí)驗(yàn)證明時(shí)頻相干度描述子能夠?qū)ε灤M(jìn)行有效地提取，并極大減少了虛影可能引起的虛警。第三，對于復(fù)

5、雜海冰場景，利用時(shí)頻相干度描述子對艦船提取、檢測以及鑒別，并利用所提出的時(shí)頻極化特性描述子刻畫艦船極化特征，分析結(jié)果符合目標(biāo)真實(shí)結(jié)構(gòu)。
　　4.基于多特征融合方法，構(gòu)建了多特征融合的人造目標(biāo)提取方案，具體內(nèi)容如下：第一，將時(shí)頻平穩(wěn)性與相干性結(jié)合起來，定性分析兩者關(guān)系，基于融合特征對建筑物進(jìn)行最大程度的提取，取得了滿意結(jié)果。第二，探討了時(shí)頻特征與極化干涉相干度特征融合方法，有利于進(jìn)一步對城區(qū)環(huán)境進(jìn)行地物分類。第三，面向低分辨率星載城

6、區(qū)數(shù)據(jù)，融合時(shí)頻相干度與極化反射對稱等多項(xiàng)極化特征，非時(shí)頻特征彌補(bǔ)了時(shí)頻分析降低分辨率的不足，時(shí)頻特征有著獨(dú)特抗干擾性能，兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，融合策略能有效提取建筑物目標(biāo)。第四，鑒于城區(qū)的高度不均勻性，提出了新的基于非高斯G0模型的時(shí)頻平穩(wěn)度描述子，并融合圓極化相關(guān)系數(shù)進(jìn)行閾值設(shè)定，對不同朝向建筑物進(jìn)行提取，效果良好。
　　總的來說，論文提出的一系列時(shí)頻分析方法以及特征描述子，能夠有效地對極化SAR人造目標(biāo)進(jìn)行提取，基于多類復(fù)雜場景不同