[发明专利]面向城市区域的极化四分量分解方法

说明书

技术领域

本发明涉及极化合成孔径雷达图像处理领域，特别涉及一种面向城市区域的极化四分量分解方法。

背景技术

极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar，POLSAR）作为合成孔径雷达（SAR）新的发展方向，能够通过发射和接收不同极化方式的电磁波，来探测地面目标对电磁波的调制特性。由于散射目标对不同极化方式的电磁波具有不同的调制作用，所以极化SAR可以获得反映分辨单元散射特性的极化散射矩阵、Mueller矩阵或Stokes矩阵。极化散射矩阵将散射目标的能量特性、相位特性以及极化特性统一起来，相对完整地描述了散射目标的电磁散射特性。目标的极化特性与其形状结构有着本质的联系，可反映目标表面粗糙度、对称性和取向等其他雷达参数不能提供的信息，是完整刻画目标特性不可或缺的。随着极化和高分辨测量技术的发展，分辨单元越小，每个分辨单元含有的散射中心的数目就越少，对目标的结构特性的刻画就越细致清晰，将极化与高分辨技术结合的雷达目标识别成为复杂目标识别的一个重要分支，为更加深入地研究地物目标提供了重要的依据，极大地增强了成像雷达对目标信息的获取能力。鉴于极化SAR信息在地表参数定量反演（如粗糙度、土壤水分和地面坡度等）方面具有突出的优势和应用价值，极化SAR已成为定量遥感的研究热点之一。从极化SAR图像数据中，可以提取目标的极化散射特性，包括目标定向角（Orientation Angle，OA）、散射类型、螺旋性、对称性等，以细致地刻画目标的特征，以及进一步实现全极化数据的分类、检测和识别等其他应用，其中提取目标的散射特性的理论核心是目标极化分解。

目标分解理论（Target Decomposition，TD）起源于Chandrasekhar各向异性粒子的光学散射理论（Chandrasekhar 1960），最早由Huynen提出，经过近30年的发展，各种目标分解的方法相继产生，可分为两大类：一类是针对目标散射矩阵的分解，此时要求目标的散射特征是确定的或稳态的，散射回波是相干的，故称为相干目标分解；另一类是针对极化协方差矩阵、极化相干矩阵、Muller矩阵或Stokes矩阵的分解，此时目标散射可以是非确定的（或时变的），回波是非相干（或部分相干）的，故也称为非相干目标分解。

非相干极化分解是基于对极化相干矩阵或者协方差矩阵分析的分解，其中主要的方法可以分为两类：一是基于特征值的相干矩阵分解，即通过求解相干矩阵的特征值获得散射熵、散射角与反熵参数，从而得到对相干矩阵的分解；另一类是基于物理模型的假设，将相干矩阵分解为由几种基本散射模型组成的形式，其中Freeman与Durden将极化散射看作是表面散射、二面角散射与体散射三个基本的散射机制的组合，在此基础上Yamaguchi等进一步将从体散射中分出一种称为螺旋体的散射模型而将先前的极化三分量分解改进为极化四分量分解。其中，目标的相干矩阵T表示为：

T=T11T12T13T21T22T23T31T32T33---(1)]]>