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极化SAR相干斑抑制若干问题研究

作　者: 杨大海
导　师: 李武皋；马德宝
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 军事情报学
关键词: 极化合成孔径雷达 同性介质区域 极化矢量距离 极化矢量相似系数 极化白化滤波 极化Lee滤波 极化特征图匹配系数
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


极化合成孔径雷达(POLSAR)以其能够获得地物完全极化信息的独特优势,成为国际雷达系统与技术发展的主要方向之一,其应用领域也愈来愈广泛。但POLSAR数据中存在着大量相干斑噪声,需要通过相干斑抑制处理才能有效地进行信息提取、地物分类以及图像判读等应用。针对现有POLSAR相干斑抑制算法存在的纹理信息模糊以及极化信息丢失等问题,本文重点研究了POLSAR相干斑抑制中的几个方面内容,主要成果具体如下:1、定义了同性介质区域的概念,从模式识别角度给出了同性介质区域选择方案的通用描述,在此基础上研究了两种现有的同性介质区域选择方案:第一,以具有代表性的基于Prewitt算子边缘检测的同性介质区域选择算法为例,总结分析了基于图像纹理特征的同性介质区域选择方案的实现过程,详细阐述了该类方案的主要缺陷;第二,针对基于Span图的同性介质区域选择方案,建立了POLSAR数据幅度信息的极化特征空间,基于此空间定义了POLSAR数据像素点之间的距离,分析了Span值表征的极化特征,讨论了基于Span图的同性介质区域在该空间上的分布模型和特性。2、在分析总结现有同性介质区域选择中的相似性测度特性基础上,为提高POLSAR相干斑抑制中同性介质区域选择的极化信息保持能力,给出了两个新的极化矢量相似性测度,为本文POLSAR同性介质区域的聚类奠定理论基础:一是在给出单极化SAR图像幅度距离相似性测度的概念的基础上,定义了极化矢量距离相似性测度,给出了基于极化矢量相似性测度的同性介质区域的空间分布,并分析了极化矢量相似性测度的特性;二是基于现有极化矢量相关系数的定义,利用不同的极化矢量,定义了新的极化矢量相似性测度,并讨论了该复数域极化矢量相似性测度在同性介质区域选择中的性能。3、利用本文定义的两种极化矢量相似性测度,分别给出了两种POLSAR同性介质聚类策略,一种是基于最近邻聚类算法的同性介质选择方案,另一种是基于最小最大判别准则的同性介质选择方案;在此基础上给出了两种常见POLSAR相干斑抑制的改进算法,分别是基于极化矢量距离的极化白化滤波改进算法与基于极化矢量相似系数的极化Lee滤波改进算法,利用EMISAR的全极化数据进行了大量仿真实验。结果分析表明,改进算法在相干斑抑制性能、纹理信息保持以及极化信息保持方面都得到了改善。4、极化信息保持性在对POLSAR相干斑抑制效果的考察中尤为重要,相干斑抑制算法的极化信息保持性评估通常以极化特征图的一致程度来主观评估。利用表征图像相似性的匹配系数,提出了基于极化特征图的极化信息保持性定量评估,完善了相干斑抑制算法评估体系。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 论文课题背景  12
  1.2 相干斑抑制技术发展与现状  12-14
  1.3 论文实验数据  14-15
  1.4 论文章节安排  15-17
第二章 极化SAR相干斑问题分析  17-22
  2.1 相干斑的形成机理  17-18
  2.2 相干斑的数学模型  18-20
    2.2.1 单极化SAR相干斑模型  18-19
    2.2.2 POLSAR相干斑模型  19-20
  2.3 相干斑问题的影响因素  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 基于极化矢量距离的极化域滤波算法研究  22-36
  3.1 极化域滤波算法介绍  22-25
    3.1.1 等功率加权滤波算法  22
    3.1.2 极化白化滤波算法  22-24
    3.1.3 最优加权滤波算法  24-25
  3.2 基于图像纹理的同性介质选择方案分析  25-27
  3.3 极化矢量距离的提出  27-30
    3.3.1 图像幅度距离相似性测度  27-28
    3.3.2 极化矢量距离相似性测度  28-30
  3.4 基于PVD的同性介质聚类方案  30-31
  3.5 基于PVD的POLSAR相干斑抑制算法  31-32
  3.6 实验结果与性能评估  32-35
  3.7 本章小结  35-36
第四章 基于极化矢量相似系数的空域滤波算法研究  36-55
  4.1 极化Lee滤波算法分析  36-40
    4.1.1 Lee滤波算法原理分析  36-39
    4.1.2 Lee滤波算法的极化拓展  39-40
  4.2 基于Span图的同性介质选择分析  40-42
  4.3 极化矢量相似系数的提出  42-46
    4.3.1 基本思想  42
    4.3.2 实数域极化矢量相似系数  42-44
    4.3.3 复数域极化矢量相似系数  44-46
  4.4 基于PVC的同性介质聚类方案  46-47
  4.5 基于PVC的POLSAR相干斑抑制算法  47-49
  4.6 实验结果与性能评估  49-54
  4.7 本章小结  54-55
第五章 极化滤波算法的极化特征保持性评估研究  55-62
  5.1 极化合成与极化特征图  55-57
  5.2 基于极化特征图的极化特征保持性评估  57-60
  5.3 基于极化特征图匹配系数的评估  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结束语  62-65
参考文献  65-69
附录 SAR图像统计特性  69-70
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  70-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达：按体制分
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