建筑物SAR图像散射特征及信息提取研究

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文建筑物SAR图像散射特征及信息提取研究2013年5月StudyonthescatteringcharacteristicandinformationretrievalofbuildinginSARimagesByChenHongzhenADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementF

2、orthedegreeofDoctorofEngineeringMajorinSignalandInformationProcesssingInstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciencesMay，2013Ⅲ9删3删7Ⅲ川ⅢⅢm●-哪8删3删2删Y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

3、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：强<2移目期：20侈·吐糟关于学位论文使用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；⑦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

4、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

5、)。签名：导师签日期：互彩．o_t-．2P日期：Ⅻf乒吐≥譬摘要SAR已成为遥感对地观测的重要手段之一，SAR图像解译问题倍受关注。针对对SAR图像的解译能力远落后予数据获取能力这一现状，本论文对建筑物SAR图像解译开展了研究，针对简化、单体以及组合体建筑物开展了物理特性分析、SAR图像仿真、散射特征分析以及目标信息提取。论文的主要工作和创新性成果如下：1．针对简化建筑物：提出了一种简化建筑物SAR图像仿真方法，建立了针对简化建筑物模型具有普适性意义且易于算法实现的散射幅度和几何表达式，直观反映了雷达以及目标信息与SAR图像特征

6、之问的关系，同时降低了仿真运算量。分析了建筑物基础二次散射特征的几何特性以及散射分布，解释了其在SAR图像中的散射现象：对称的沿着墙基的远距离向有所延展的直线，其中间部分散射强度最强且均匀分布，沿两端强度逐渐减弱。提出了基于该二次散射特征几何模型的建筑物高度提取方法，改善了现有方法对数据幅度和建筑物场景表面属性参数的精度要求高或对建筑物类型以及成像条件适用性差的问题。2．针对单体建筑物：针对当前对单体建筑物的研究仅是针对一一些特定建筑物的问题，丰富了建筑物的一些细节结构，同时为了使研究结果更具普适性意义通过物理特性分析归纳了建筑

7、物的四类基本细节结构：二面角、三面角、二面角衍生结构、以及二面角衍生结构。对上述基本细节结构的建筑物模型开展了散射特征分析和信息提取研究：》针对拓展屋檐建筑物，分析了二面角衍生结构(即屋檐凸出结构、墙面与地面的组合结构)引起的四次散射特征，解释了其在SAR图像中的散射现象：位于建筑物目标主要成像范围外的远距离区域的强散射直线。建立了该特征和基础二次线特征之间的距离的几何模型，提取出建筑物高度。>针对“凹槽”型墙面建筑物，分析了三面角衍生结构(即凹槽与地面的组合结构)引起的奇数次(即N和N+2次，N=3、5⋯)散射特征，解释了其在

8、SAR图像中的散射现象：位于建筑物目标主要成像范围外的远距离区域的三个强散射点。利用该特征提取出凹槽结构的起始高度以及自身高度。T建筑物SAR图像散射特征及信息提取研究3．针对组合体建筑物：针对现有研究主要关注单体建筑物，忽略周围建筑物对其影响的问题，考虑了组合体建筑物，同时为了使研究结果更具普适性意义通过物理特性分析归纳了建筑物场景的四类基本组合体结构：不完整二面角、二面角衍生结构、不完整三面角、三面角衍生结构。对上述基本组合体结构的建筑物模型开展了散射特征分析和信息提取研究：》针对简化平顶一平顶组合体建筑物，分析了二面角衍生

9、结构(即两平行方形墙面与中间地面的组合结构)引起的高阶偶数次(四次及六次)散射特征，解释了其在SAR图像中的散射现象：位于组合体建筑物主要成像范围外的远距离区域的两条强散射直线。利用该特征以及不完整二面角的二次线特征提取出单个建筑物的高度和两建筑物间的水平距离。