[發(fā)明專利]對(duì)于Yamaguchi4 分解方法的改進(jìn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410549828.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN104298882A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧?yán)?/a>;閆亞男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G01S13/90
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;喻嶸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)于Yamaguchi4分解方法的改進(jìn)方法。?

背景技術(shù)

極化合成孔徑雷達(dá)(Polarimetric?Synthetic?Aperture?Radar，PolSAR)可以利用不同極化通道的SAR復(fù)圖像區(qū)分物體的細(xì)致結(jié)構(gòu)、目標(biāo)指向、幾何形狀以及物質(zhì)組成等參數(shù)，在遙感領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。?

在極化SAR數(shù)據(jù)分析中，可以利用極化目標(biāo)分解理論提取地物的極化散射特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)極化SAR圖像的分類、地物的檢測(cè)和識(shí)別等應(yīng)用[2-4]。極化分解方法分為相干極化目標(biāo)分解和非相干極化目標(biāo)分解。其中，最著名的分解理論是Pauli相干分解和基于特征值分析的Cloude-Pottier非相干分解。?

在非相干分解中，F(xiàn)reeman和Durden等人于1998年第一次提出了一種基于物理散射模型的散射功率分解方法。該方法在反射對(duì)稱的假設(shè)前提下，將極化信息分解為螺旋體散射、二次散射和體散射；2005年Yamaguchi等人在Freeman-Durden研究基礎(chǔ)上，考慮到城區(qū)非均勻性，將不滿足反射對(duì)稱的部分分解為螺旋體散射，并將分解方法應(yīng)用到城區(qū)的地物分類，取得了較好的效果。?

通過Yamaguchi4分解獲得的散射分量可以用來合成RGB彩色圖像：紅色代表二次散射、綠色代表體散射、藍(lán)色代表螺旋體散射。在POLSAR圖像分析中，彩色圖像更容易理解,它的每個(gè)顏色代表一個(gè)特定的散射機(jī)制。?

然而，基于散射模型的極化分解中，一些二次散射的像元會(huì)錯(cuò)誤地呈現(xiàn)出其它散射類型，從而給地物識(shí)別帶來困難，這一現(xiàn)象多見于城區(qū)的建筑物。如圖2所示，在Yamaguchi4分解的RGB圖像中，建筑?物(patch?A)主散射機(jī)制是二次散射，圖上呈現(xiàn)紅色；而建筑物(Patch?B)主散射機(jī)制錯(cuò)誤地表現(xiàn)為體散射，圖上呈現(xiàn)綠色；林地的主要散射機(jī)制是體散射，呈現(xiàn)綠色。這一極化分解結(jié)果會(huì)導(dǎo)致圖像目視解譯錯(cuò)誤，部分建筑物會(huì)被錯(cuò)誤地識(shí)別為林地。這一問題的出現(xiàn)是由于地形方位向坡度的存在，使得極化系統(tǒng)量測(cè)的極化信息產(chǎn)生了一定偏移，目標(biāo)地物的交叉極化分量比例上升，從而引起極化信息的不準(zhǔn)確。研究表明，起伏的地形、傾斜的建筑物屋頂、不與方位向平行的建筑物外立墻，都造成這一現(xiàn)象。?

2011年，Yamaguchi等人通過引入極化方位角對(duì)相干矩陣進(jìn)行補(bǔ)償，改進(jìn)了原來的四分量分解，一定程度上很好地解決了上述由方位向坡度引出問題。如圖3所示，在改進(jìn)后Yamaguchi4分解的RGB圖像中，Patch?B正確地表現(xiàn)出二次散射為主的性質(zhì)，圖上顏色為紅色。但是，原本散射類型正確的建筑區(qū)in?patch?A所呈現(xiàn)的紅色變暗，顏色代表性下降。為了更加明確地比較改進(jìn)前后的優(yōu)劣，可以對(duì)茂密林地(某大橋下方)、建筑物(右側(cè)居民區(qū))各取一個(gè)切面，圖1所示，每個(gè)切面取100個(gè)像素，讀取相應(yīng)二次散射、體散射、螺旋體散射的散射分量功率值，由于螺旋體散射分量是旋轉(zhuǎn)不變的，所以此處不作比較，結(jié)果如圖4所示。改進(jìn)后的散射分量中，建筑物的主散射機(jī)制被矯正為二次散射，但是作為林地主散射機(jī)制的體散射分量功率值下降，由三分量組成的特征空間對(duì)林地的代表性下降。總的來說，改進(jìn)后的Yamaguchi4分解，矯正了部分建筑物的散射機(jī)制，但是也存在著一些不利于目視解譯和地物識(shí)別與分類的現(xiàn)象。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種對(duì)于Yamaguchi4分解方法的改進(jìn)方法，用以提高圖像分解和散射分類的精度。?

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種對(duì)于Yamaguchi4分解方法的改進(jìn)方法，對(duì)極化雷達(dá)數(shù)據(jù)的相干矩陣進(jìn)行極化方位角補(bǔ)償，并且分別對(duì)極化方位角補(bǔ)償前后的所述相干矩陣進(jìn)行Yamaguchi4分解；?

當(dāng)進(jìn)行極化方位角補(bǔ)償前后的體散射分量強(qiáng)度值均大于其他分量強(qiáng)度值，并且進(jìn)行極化方位角補(bǔ)償前的體散射分量強(qiáng)度值在所有分量?強(qiáng)度值之和中所占比例大于一預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，采用進(jìn)行極化方位角補(bǔ)償前的四分量強(qiáng)度值作為Yamaguchi4分解四分量值，否則采用進(jìn)行極化方位角補(bǔ)償后的四分量強(qiáng)度值作為Yamaguchi4分解四分量值。?

作為優(yōu)選，具體包括以下步驟：?

S1：獲得原始極化雷達(dá)數(shù)據(jù)的相干矩陣，并進(jìn)行Yamaguchi4分解，以獲得地物相應(yīng)的體散射分量、二次散射分量、奇次散射分量以及螺旋體散射分量；?