简缩极化SAR信息处理模型与方法研究

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1、国中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文作者姓名：睦整指导教师：送塞学位类别：王堂簋±学科专业：焦曼皇信盅矬垄研究所：且王堂班宜压2013年6月ByCHENLinADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForth—edegreeofDoctorofEngineeringInstituteo

2、fElectronics，ChineseAcademyofSciencesJune，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：倍．魂k日期：妒l弓，6～钐关于学位论文使用

3、权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：储席k日期：砷f；．岳g导师签名：(多。日期：加限6一矽摘要简缩极化是一种新的合成孔径雷达(SAR)极化工作模式，针对目前的星载全极化SA

4、R系统难以负担长时间、宽测绘带、高分辨率的全极化数据获取的问题，通过发射一种经过设计的极化波，并接收两路正交极化波，可以在获得与全极化数据近似极化信息的同时，有效减轻极化系统的负担。鉴于简缩极化在极化信息获取能力和系统设计方面具有很大的发展潜力，其研究对于星载SAR的系统设计有着十分重要的意义，成为近年极化SAR研究领域的热点，国际上计划发射的多个星载SAR系统己将简缩极化设计为其实验模式或先进工作模式之一。自2002年简缩极化概念提出至今仅十年时间，相关星载系统尚在研制阶段，尚未有实际数据公布，该技术

5、仍处于基础研究阶段，在系统分析设计、信息处理等方面尚存在一系列关键问题迄待解决。由于简缩极化通道数据量减少，已有的极化理论和方法无法直接用于简缩极化的信息处理，论文针对简缩极化SAR信息处理模型与方法展开了比较全面且深入的研究，主要包括简缩极化的基本理论、数据处理、定标方法的研究和具体应用的潜力分析，并将极化干涉理论和方法引入简缩极化，初步开展了简缩极化干涉的方法和应用研究。论文在全面总结极化SAR相关理论的基础上，系统研究了简缩极化SAR的基本理论，包括数据表征、极化合成理论和典型收发极化模式等。其中

6、，基于极化合成理论的研究，各种模式的简缩极化数据可以由全极化SAR数据经极化基变换合成得到。仿真和机载全极化数据合成的简缩极化数据是论文研究工作的数据基础。经典简缩极化数据处理包括两种基本研究思路，即从简缩极化数据中重建全极化信息的方法、和直接利用简缩极化数据的方法。论文对这两种思路分别开展了相应的研究，包括目标分解和监督分类。经研究，Nord改进全极化数据重建算法具有更高的重建精度，在此基础上，论文从三分量目标分解方法和基于Wishart统计分布的监督分类方法出发，定量分析比较了上述两种数据处理思路下

7、简缩极化SAR数据分解和分类的能力，得到了重建全极化信息并未对目标分解和分类结果有明显改善的结论，因此，论文提出直接利用简缩极化数据进行信息处理，在保证目标分解准确度和分类精度的基础上，提高了数据处理的效率。在非监督分类算法研究方面，论文结合目标分解与基于Wishart统计分布的分简缩极化SAR信息处理模型与方法研究类方法，提出了一种基于三分量分解的简缩极化数据非监督分类方法。该方法首先引入m击三分量分解并将其中的去极化分量假设为体散射分量，因而将散射机制初始分解为表面散射、偶次散射和体散射三大类。在此

8、基础上，利用极化总功率，将三大类初始分类中的每一类细化为五个类别。针对目标分解结果中体散射与其它两类散射机制仍存在混淆的问题，利用像素问Wishart距离，重新调整各像素的分类，实验结果表明提高了体散射与其它两类散射机制的区分程度。为支持简缩极化SAR数据定量化研究，需要对简缩极化SAR数据定标。论文在简缩极化SAR系统误差模型基础上，引入与发射极化基无关的极化数据定标思想，提出了一种利用三个角反射定标器的简缩极化数据定标方法，可以普遍应用