基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法

2023-06-14 17:30:26 2

專利名稱：基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，屬於遙感技術領域。
背景技術：
合成孔徑雷達作為一種唯一可以全天時、全天候對地觀測成像的遙感手段，在該領域具有不可替代的作用，而極化幹涉合成孔徑雷達(PoUnSAR)能將地物細緻幾何形狀、 結構、指向及物質組成與相干性、高程(海拔高度)等信息結合起來，極大提升了合成孔徑雷達提取與分析地物特徵的能力，在遙感領域具有廣闊的應用前景。目前我國經濟飛速發展，城市化進程不斷加快，對新興城鎮及城鄉結合部地區的研究分析將幫助人們更好的認識城市化的發展趨勢，為制定進一步的發展規劃提供有效指導。因此利用合成孔徑雷達進行城鎮區域地物分析與評估具有較強應用價值與廣泛應用前景。傳統全極化及單極化合成孔徑雷達可以實現對一些基本地物的分類與識別，但無法解決較強自然地物雜波背景下人造目標的檢測與識別。

發明內容
本發明的目的是提供一種基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，以解決傳統全極化與單極化合成孔徑雷達無法實現較強自然地物雜波背景下人造目標的檢測與識別的問題。本發明為解決上述問題採取的技術方案是本發明的基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，所述方法由以下步驟實現步驟一通過極化幹涉合成孔徑雷達系統採集圖像獲得待處理的圖像數據，根據圖像數據格式讀入極化幹涉合成孔徑雷達圖像的數據；步驟二 圖像預處理對步驟一讀入的極化幹涉合成孔徑雷達圖像進行濾波、配準預處理，得到極化散射矢量；步驟三根據步驟二得到的極化散射矢量計算簡化極化幹涉相干矩陣的特徵值及 Jordan標準型，計算基於特徵值分析的相干係數，對城鎮區域三種不同地物特徵值及相干係數統計特性進行統計分析，具體步驟如下步驟三A 簡化極化幹涉相干矩陣的計算
權利要求
1.一種基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，其特徵在於所述方法由以下步驟實現步驟一通過極化幹涉合成孔徑雷達系統採集圖像獲得待處理的圖像數據，根據圖像數據格式讀入極化幹涉合成孔徑雷達圖像的數據；步驟二 圖像預處理對步驟一讀入的極化幹涉合成孔徑雷達圖像進行濾波、配準預處理，得到極化散射矢量；步驟三根據步驟二得到的極化散射矢量計算簡化極化幹涉相干矩陣的特徵值及 Jordan標準型，計算基於特徵值分析的相干係數，對城鎮區域三種不同地物特徵值及相干係數統計特性進行統計分析，具體步驟如下 步驟三A 簡化極化幹涉相干矩陣的計算
2.根據權利要求1所述的基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，其特徵在於步驟三B中，所述對簡化極化幹涉相干矩陣進行特徵值分解，相似對角化，得到特徵值及基於特徵值的優化相干係數，具體特徵值、優化相干係數計算及矩陣相似對角化技術過程如下若簡化極化幹涉相干矩陣為單純矩陣，即可進行相似對角化，利用下述公式三 十二得到所述優化相干係數號間的去相干被最小化，相干性得到優化，利用下述公式十一和十二計算出三個優化相干係數，並與簡化極化幹涉相干矩陣一起用於極化幹涉合成孔徑雷達圖像數據分析與特徵提取；
3.根據權利要求1所述的基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，其特徵在於步驟三C中，依據步驟三B得到的特徵值及優化相干係數對所選取的三種不同地物樣本的特徵值及相干係數的統計特性進行分析如下以上述三種不同地物樣本的特徵值為坐標構成特徵空間或平面，統計上述三種不同地物樣本點在特徵空間或平面上的分布情況，分析上述三種樣本在特徵空間或平面中的可分性，分別統計繪製三種不同地物樣本的三個相干係數分布概率密度圖，通過所述三個相干係數分布概率密度圖分析三種樣本在該相干係數概率密度圖上的差異，利用上述分析手段分析所述三種不同地物的區別，進而得到用於特徵提取與目標檢測的結果。其它方法步驟與具體實施方式
一相同。
4.根據權利要求1、2或3所述的基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，其特徵在於步驟四中，所述目標檢測器的設計方法如下根據步驟三C得到的用於特徵提取與目標檢測的結果，在特徵值為坐標軸構成的特徵空間上確定判決平面；利用三種不同地物樣本的三個相干係數分布概率密度圖設定閾值， 綜合以上兩種方法實現目標檢測。
全文摘要
基於特徵值分析的極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，本發明涉及一種極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測方法，以解決傳統全極化與單極化合成孔徑雷達無法實現較強自然地物雜波背景下地物的檢測與識別問題。方法根據圖像數據格式讀入極化幹涉合成孔徑雷達圖像的數據；對極化幹涉合成孔徑雷達圖像進行預處理；利用兩組極化散射矢量得到簡化極化幹涉相干矩陣並求解矩陣的特徵值，利用相似對角化及Jordan標準型對矩陣進行簡化得到優化的散射矢量基相干係數；選取不同樣本分析特徵值及相干係數的統計特性；利用得到的統計特性構造目標檢測器進行感興趣目標檢測得到結果。本發明用於極化幹涉合成孔徑雷達目標檢測。
文檔編號G01S7/41GK102253377SQ20111010263
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者何鵬, 張臘梅, 蘆達, 蔡紅軍, 鄒斌 申請人:哈爾濱工業大學