分布目标的POLSAR图像仿真

论文摘要

极化合成孔径雷达(POLSAR)的出现大大拓宽了SAR应用领域。POLSAR是建立在传统SAR体制上的新型SAR体制雷达。POLSAR同常规单极化SAR相比的显著优势是它能获得目标的全极化散射信息,而目标的全极化散射特性又与目标本身的形状结构、物理属性之间有着本质的联系。POLSAR仿真技术在系统最优化设计、满足用户要求以及检验成像算法、研究图像解译等诸多环节具有积极而重要的作用,是POLSAR研制和发展过程中极为重要的一个环节。本文首先阐述了SAR系统的工作原理、电磁波的极化状态表示方法和POLSAR系统的工作原理。在此基础上,按照粗糙地表、自然目标、人造目标的顺序进行了POLSAR图像的仿真研究。进行地表的POLSAR图像仿真研究时,首先研究了光学近似模型和小平面模型,然后给出了基于上述两种模型的仿真结果及分解结果;进行植被的POLSAR图像仿真研究时,首先研究了三层模型和椭球体粒子模型,然后给出了基于这两种模型的仿真结果及分解结果;进行建筑物的POLSAR图像仿真研究时,首先研究了长方体模型和改进的长方体模型,然后给出了基于二者的仿真结果及分解结果。仿真和成像实验结果表明:本文所做的仿真结果是有效的,能够仿真出所需目标的POLSAR图像,对POLSAR图像的分解分类、超分辨处理、特征提取等具有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究发展与现状
• 1.2.1 基于地物模型的SAR 图像仿真
• 1.2.2 基于已知图像的SAR 图像仿真
• 1.3 论文主要内容及安排
• 第2章 POLSAR 图像仿真理论基础
• 2.1 SAR 系统原理
• 2.2 POLSAR 系统基础知识
• 2.2.1 电磁波的极化状态的表示方法
• 2.2.2 POLSAR 工作原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 地表的POLSAR 图像仿真
• 3.1 光学近似模型原理
• 3.1.1 光学近似模型
• 3.1.2 微扰动模型
• 3.2 小平面模型原理
• 3.2.1 全极化状态下后向散射系数
• 3.2.2 小平面极化后向散射系数
• 3.3 仿真结果及分析
• 3.3.1 基于PO 模型的平坦地表的仿真结果及分析
• 3.3.2 基于小平面模型的起伏地表的仿真结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 植被的POLSAR 图像仿真
• 4.1 三层模型原理
• 4.1.1 后向散射效应
• 4.1.2 简单三层模型的后向散射系数
• 4.2 椭球体粒子模型原理
• 4.2.1 树的改进三层模型及斜距成像理论
• 4.2.2 椭球体粒子模型的极化后向散射系数
• 4.3 仿真结果及分析
• 4.3.1 基于三层模型的植被的仿真结果及分析
• 4.3.2 基于椭球体粒子模型的树的仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 建筑物的POLSAR 图像仿真
• 5.1 长方体散射模型
• 5.1.1 不考虑多次散射情况下散射机制的分布
• 5.1.2 考虑多次散射情况下散射机制的分布
• 5.2 改进的长方体模型
• 5.2.1 不考虑多次散射情况下散射机制的分布
• 5.2.2 考虑多次散射情况下散射机制的分布
• 5.3 仿真结果
• 5.3.1 基于长方体模型的仿真结果及分析
• 5.3.2 基于改进的长方体模型的仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢