[發明專利]自適應體散射模型的freeman/特征值分解方法

有效

• 申請號: 201710328382.4
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107229933B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 侯彪;焦李成;鄭偉偉;王爽;馬晶晶;馬文萍;馮婕;張小華
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06K9/40
• 分類號: G06K9/40;G06K9/62
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種自適應體散射模型的freeman/特征值分解方法，其特征在于，包括有如下步驟：

(1)輸入極化SAR圖像數據矩陣：

載入極化SAR協方差矩陣C或者極化SAR相干矩陣T作為輸入，當輸入數據為相干矩陣T時，T中包含六個矩陣T₁₁,T₁₂,T₁₃,T₂₂,T₂₃,T₃₃，代表極化SAR圖像中每個像素點的極化信息；當輸入數據為協方差矩陣C時，C中包含六個矩陣C₁₁,C₁₂,C₁₃,C₂₂,C₂₃,C₃₃，代表極化SAR圖像中每個像素點的極化信息；

(2)精致Lee濾波：

采用精致Lee濾波方法，將極化合成孔徑雷達SAR圖像進行濾波，去除斑點噪聲的影響，得到濾波后的極化合成孔徑雷達SAR圖像中每個像素點的相干矩陣T；

(3)計算極化方位角θ：

根據極化相干矩陣T，通過極化方位角計算公式得到極化方位角θ；極化方位角θ可應用于極化方向補償，減少目標極化方位角的隨機性；

(4)通過極化方位角θ得到新相位差NPD：

對極化方位角θ進行判斷，當極化方位角小于等于一定值θ_ch時，新相位差NPD等于共極化相位差CPD；當極化方位角大于一定值θ_ch時，新相位差NPD等于交叉極化相位差XPD；用于判斷的一定值θ_ch選為π/8；

(5)構建改進的自適應散射模型：

通過極化方位角θ和方位角分布函數得到表征城市區域的方位二面角反射體的交叉散射模型[T]_cross；通過對自然區域中能產生體散射分量的散射體進行建模得到自適應的廣義體散射模型

(6)確定用于判斷的新相位差NPD的閾值，判斷目標所處的區域：

當新相位差NPD大于閾值時，目標像素點處于城市區域，使用方位二面角反射體的交叉散射模型來代替原始混合freeman/eigenvalue分解方法中的體散射模型來進行極化SAR圖像分解，獲得城市區域的表面散射功率P_s，偶次散射功率P_d，體散射功率P_v；當新相位差NPD小于閾值時，目標像素點處于自然區域，使用自適應的廣義體散射模型來代替原始混合freeman/eigenvalue分解方法中的體散射模型來進行極化SAR圖像分解，獲得自然區域的表面散射功率P_s，偶次散射功率P_d，體散射功率P_v；

(7)用紅色R、綠色G、藍色B三個顏色分量作為三基色，分別表示輸入極化SAR圖像中的P_d,P_v,P_s三種散射功率分布灰度圖像，并合成RGB圖像輸出。

2.根據權利要求1所述的自適應體散射模型的freeman/特征值分解方法，其特征在于步驟(4)所述的通過極化方位角θ得到新相位差NPD，按如下步驟進行：

4a)計算共極化相位差CPD：

上式左邊表示復數的指數形式，共極化相位差CPD等于ρ_HHVV表示共極化相關系數；

4b)計算交叉極化相位差XPD：

上式左邊表示復數的指數形式，交叉極化相位差XPD等于ρ_HHHV表示交叉極化相關系數；

根據極化協方差矩陣C可求得上兩式的值，在matlab中根據負數求輻角函數angle可求得CPD和XPD；

4c)求得新相位差NPD：

當極化方位角θ小于等于一定值θ_ch時，用共極化相位差CPD來界定城市區域和自然區域；當極化方位角θ大于一定值θ_ch時，用交叉極化相位差XPD來界定城市區域和自然區域，為此定義一個參數，新相位差NPD：

用于判斷的一定值θ_ch會根據極化SAR運載平臺和對于目標區域的飛行方向變化而調整。

3.根據權利要求1所述的自適應體散射模型的freeman/特征值分解方法，其特征在于，步驟(6)所述的確定用于判斷的新相位差NPD的閾值，判斷目標所處的區域，并進行相應的分解，包括有如下步驟：

閾值在范圍內浮動；

原始的混合freeman/eigenvalue分解體散射模型的一般形式如下：

6a)當新相位差NPD閾值時，目標像素點處在城市區域：

使用方位二面角反射體的交叉散射模型[T]_cross來代替原始混合freeman/eigenvalue分解方法中的體散射模型，此時：

F_s＝0，F_sd＝F_ds＝0

6b)當新相位差NPD小于閾值時，目標像素點處在自然區域：

使用廣義體散射模型來代替原始混合freeman/eigenvalue分解中的體散射模型，此時：

其中表示水平極化分量與垂直極化分量之間的比值。