论文摘要
随着极化合成孔径雷达（SAR）数据源的增多，及其商业获取成为可能，海洋极化信息提取及相关应用研究得以深入开展。本文的目的在于研究不同的海面风场环境对极化SAR图像舰船目标检测性能的影响，主要围绕极化SAR图像海面风场探测、舰船目标检测、以及风场强度对极化目标检测性能的影响等方面开展研究。本论文从极化SAR信息处理理论、海面电磁后向散射理论和极化SAR目标检测模型出发，结合利用SIR-C、ENVISAT／ASAR、ALOS／PALSAR等极化SAR图像数据集，理论与实验相互验证，对海面风场、极化舰船目标检测算法、以及两者间的关系进行了深入的分析和探讨。首先，本文在第二章中简要介绍了关于SAR极化信息处理的基本理论和成像雷达海面极化后向散射理论。第三章首先介绍了关于SAR图像海面风场反演的一般方法，并利用实际ENVISAT/ASAR IM成像模式数据对算法进行验证；接着利用海面电磁散射模型的计算结论，分析比较了各种目前常见的极化比修正模型函数，提出更适合应用于极化SAR图像海面风场探测的方法。在第四章中，从极化融合和极化特征分解两个不同的角度讨论了关于极化SAR舰船目标检测问题，分别从这两个方面分析比较了不同的针对全极化和双极化SAR数据的检测算法，并提出了相应的检测方案。另外，利用实际SIR-C、ENVISAT／ASAR AP、ALOS／PALSAR极化SAR图像对所提出的方案进行了实验验证。最后，通过对海面多极化散射模型的分析，利用第三、四章得出的结论，在第五章中讨论了不同强度海面风场对极化SAR舰船目标检测性能的影响，并提出了初步的结论，该结论对目前极化SAR舰船目标检测系统的设计有一定参考意义。
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摘要Abstract目录第一章 绪论1.1 极化合成孔径雷达系统简介1.2 极化SAR数据海洋应用1.3 极化SAR海面风场及舰船目标探测的发展1.4 立题思想及主要研究内容第二章 相关极化理论基础2.1 极化SAR的基本理论2.1.1 极化的表征2.1.2 极化散射特性描述矩阵2.1.2.1 极化散射矩阵2.1.2.2 Mueller矩阵2.1.2.3 Stokes矩阵2.1.2.4 极化协方差矩阵2.1.2.5 极化相干矩阵2.1.3 极化合成和极化特征图2.1.4 极化相干矩阵信息提取2.2 海面的电磁散射模型2.2.1 Bragg谐振原理2.2.2 海面的电磁后向散射模型2.2.3 浅谈海浪谱2.2.4 小结第三章 极化SAR图像海面风场探测研究3.1 海面风场探测的意义及发展现状3.2 海面风场反演模型函数3.2.1 反演模型函数的发展3.2.2 CMOD4模型3.3 风场反演方法3.3.1 风向的确定3.3.2 风速的确定3.3.3 风场反演实验3.4 多极化风场反演研究3.4.1 极化比模型简介3.4.2 极化比模型的选择3.5 小结第四章 极化SAR图像舰船目标检测研究4.1 极化SAR图像舰船目标检测的发展现状4.2 基于融合的极化SAR图像舰船目标检测方法4.2.1 几种基本的极化目标检测器4.2.2 基于白化滤波和OS-CFAR的全极化舰船目标检测方法4.2.2.1 全极化白化滤波器（PWF）4.2.2.2 基于保护窗口的参数估计4.2.2.3 改进的有序统计量恒虚警率检测器（OS-CFAR）4.2.2.4 实验及结果分析4.2.2.5 小结4.2.3 基于白化滤波的双极化舰船目标检测方法4.2.3.1 双极化白化滤波器（DPWF）4.2.3.2 CFAR检测参数的选择4.2.3.3 实验及结果分析4.2.3.4 小结4.3 基于极化目标分解的全极化舰船目标检测方法4.3.1 Cameron相干分解方法4.3.2 Cloude非相干分解方法4.3.3 应用cloude分解舰船目标检测及其结果分析4.4 小结第五章 海面风场环境下极化SAR舰船目标检测性能研究5.1 不同强度海面风场下的海面后向散射系数5.1.1 W通道海面极化特性5.1.2 HH通道海面极化特性5.1.3 HV/VH通道海面极化特性5.1.4 各极化通道间相关特性5.1.5 计算结果5.2 极化舰船目标后向散射系数5.3 不同强度海面风场下极化舰船目标检测性能的计算方法5.4 各极化舰船目标检测器性能的比较5.4.1 小入射角时各极化检测器检测性能比较5.4.2 中等入射角时各极化检测器检测性能比较5.4.3 大入射角时各极化检测器检测性能比较5.5 小结第六章 结论与讨论6.1 主要工作及结论6.2 存在问题及研究展望参考文献攻读硕士学位期间发表论文致谢
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