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雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 374-395页

作者：邓莎萨张帆尹嫱马飞袁新哲北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 国家卫星海洋应用中心北京100081

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... 详细信息

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SAR数据进行实验,为了验证每艘船只特征表征正确性,通过船舶自动识别系统(AIS)收集并筛选了该港口船只信息及光学数据,并与极化SAR数据中每艘船只进行匹配。实验结果表明该方法可有效区分散货船、集装箱船和油轮3种类型船只。

关键词：极化SAR 高分三号目视解译船只分类识别船只特征极化分解

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高分三号全极化SAR船只目标特征研究

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作者：邓莎萨北京化工大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种微波式遥感系统,具有较强穿透性,不受云、雾、霾等恶劣气候影响,广泛应用于海洋监测。相较于单极化SAR系统而言,多极化SAR系统数据包含了更多后向散射信息。高分三号(Gao Fen-3,GF-3)... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种微波式遥感系统,具有较强穿透性,不受云、雾、霾等恶劣气候影响,广泛应用于海洋监测。相较于单极化SAR系统而言,多极化SAR系统数据包含了更多后向散射信息。高分三号(Gao Fen-3,GF-3)卫星是第一颗国产全极化民用微波遥感卫星,因具有较高的数据质量,而在船只目标特征研究方面具有显著优势,可有效应用于后续船只分类识别和检测。因此,对高分三号极化SAR船只目标特征研究具有重要价值和应用前景。不同类型的船只目标具有不同散射特性,从中提取有效特征是船只精细化解译的基础。目前主要通过极化多分量分解方法以及特征提取的方式精细化船只结构。但是以上两类方法对船只上层结构的解译不够准确。此外,在船只精细化解译时,极化SAR图像中船只目标易受方位模糊干扰以及能量偏移干扰等影响,从而使得船只目标精细特征表征不够准确。目前主要通过船海散射差异对干扰进行抑制,该类方法适用于方位向模糊干扰,然而对能量偏移干扰抑制效果欠佳。针对以上问题,本文对船只目标的散射机理及其在海面所产生的偏移干扰进行研究。具体工作如下:1、针对高分三号全极化SAR数据下船只目标及干扰的散射特征进行分析。本文将非军事基地货运港口的船只分为散货船、集装箱船及油轮三大类,通过极化分解方法和各类极化参数对船只上层结构的极化散射特性进行研究,并且采用极化目标特征提取方法,对全极化SAR数据干扰的散射机制进行分析。2、针对高分三号全极化SAR数据下船只目标受能量偏移干扰影响严重的问题,本文提出船只干扰特征滤波器对其进行抑制。联合Yamaguchi分解和H/A/α分解来分别增强真实目标和干扰的极化特征,然后针对真实船只目标使用Rank-1和广义相似性参数来提高海洋背景与真实船只目标对比度,最后通过提出的干扰特征滤波器对干扰进行有效抑制。实验证明,该方法能保留船只有效特征并抑制能量偏移干扰。3、针对高分三号全极化SAR数据下,极化多分量分解方式对船只目标解译性能不佳问题,提出了面向目视解译的全极化SAR船只精细化特征表征方法。首先,采用基于散射模型的分解方法提取船只目标特征,通过非固定阈值划分的方式得到九成分分量,可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。其次,采用改进的GSP-Wishart距离算法针对分类区域进行迭代聚类从而突出二次散射和混合散射机制。实验证明,该方法能够更好地匹配实验中船只典型结构的散射类型,辅助提升目视解译的效率,对后续船只类型识别具有支撑作用。

关键词：极化合成孔径雷达高分三号船只特征船只分类识别干扰抑制

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