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第1章 绪论 1

1.1 极化合成孔径雷达系统 1

1.1.1 极化合成孔径雷达系统的发展 1

1.1.2 极化合成孔径雷达的极化层次分类和工作方式 5

1.1.3 极化干涉SAR 5

1.1.4 简缩极化合成孔径雷达 7

1.1.5 极化合成孔径雷达定标技术 8

1.2 极化合成孔径雷达的数据处理 9

1.2.1 极化SAR图像的分析和统计特性 9

1.2.2 极化SAR图像的相干斑抑制 10

1.2.3 极化SAR图像的增强处理 11

1.2.4 极化SAR目标极化分解 11

1.2.5 极化SAR目标检测 13

1.2.6 极化合成孔径雷达图像的分类 13

1.3 极化合成孔径雷达应用技术 15

1.3.1 极化合成孔径雷达数据的表面参数反演 15

1.3.2 极化干涉合成孔径雷达的信息处理 15

1.3.3 简缩极化与简缩极化干涉合成孔径雷达信息处理技术 16

1.3.4 地形方位向倾斜对极化合成孔径雷达数据的影响 17

1.4 全书内容安排 18

参考文献 20

第2章 极化合成孔径雷达的理论基础 26

2.1 电磁波的基本理论 26

2.1.1 电磁波的特性与基本场方程 26

2.1.2 电磁波的传播 27

2.2 电磁波的极化特征及其表征 29

2.2.1 极化椭圆 29

2.2.2 　Jones矢量与极化比 31

2.2.3 　Stokes矢量与Poincare极化球 31

2.3 部分极化电磁波的表征 32

2.4 极化电磁波的收发与天线 34

2.4.1 电磁波的发射 34

2.4.2 全极化电磁波的接收 34

2.4.3 部分极化电磁波的接收 35

2.4.4 天线的极化匹配 35

2.5 目标极化散射特性的表征 36

2.5.1 FSA-BSA约定 36

2.5.2 相干散射目标的表征——极化散射矩阵 37

2.5.3 去极化目标的表征 37

2.6 极化基变换 41

2.7 极化合成与极化特征图 42

2.7.1 概述 42

2.7.2 目标的散射模型及其特征图 43

2.8 小结 55

参考文献 55

第3章 极化合成孔径雷达 56

3.1 合成孔径雷达原理 56

3.2 极化合成孔径雷达的极化层次分类 59

3.3 极化合成孔径雷达系统参数 61

3.3.1 极化合成孔径雷达技术参数 61

3.3.2 极化特征参数 69

3.4 极化合成孔径雷达系统的工作方式 71

3.4.1 极化时间分割工作方式 71

3.4.2 极化频率分割工作方式 72

3.4.3 极化编码分割工作方式 73

3.4.4 方位向极化空间分割成对脉冲串方式 75

3.4.5 简缩极化合成孔径雷达工作方式 81

3.5 小结 84

参考文献 86

第4章 极化干涉合成孔径雷达 87

4.1 概述 87

4.2 极化合成孔径雷达干涉测量的基本原理 87

4.2.1 干涉SAR测量的基本原理 87

4.2.2 干涉SAR测量的去相关效应 89

4.2.3 干涉SAR测量误差分析 89

4.2.4 干涉SAR数据处理流程 90

4.3 标量干涉与矢量干涉 91

4.4 极化干涉相干最优理论 93

4.4.1 幅度相干最优算法 93

4.4.2 相位相干最优算法 96

4.5 相干散射分解 96

4.6 极化干涉SAR相干区域理论 97

4.6.1 相干区域理论 97

4.6.2 相干区域形状参数提取 98

4.7 小结 100

参考文献 100

第5章 简缩极化和简缩极化干涉合成孔径雷达 102

5.1 概述 102

5.2 简缩极化合成孔径雷达的模式 102

5.3 简缩极化SAR数据重建全极化SAR数据 103

5.3.1 地物媒质对称性的影响 103

5.3.2 运用反射对称性条件重建全极化数据 104

5.3.3 　π/4模式简缩极化协方差矩阵重建 105

5.3.4 　DCP模式简缩极化协方差矩阵重建 106

5.3.5 CTLR模式简缩极化协方差矩阵重建 108

5.3.6 实验及结果分析 109

5.4 简缩极化SAR的极化分类分析 114

5.4.1 简缩极化SAR数据分类方法 114

5.4.2 实验结果及分析 115

5.5 简缩极化干涉合成孔径雷达 119

5.6 简缩极化干涉SAR数据重建全极化干涉SAR互协方差矩阵 120

5.6.1 π/4简缩极化干涉互协方差矩阵重建 120

5.6.2 DCP简缩极化干涉互协方差矩阵重建 121

5.6.3 CTLR简缩极化干涉互协方差矩阵重建 122

5.6.4 实验结果及分析 123

5.7 简缩极化干涉SAR相干最优 126

5.7.1 简缩极化干涉幅度相干最优 126

5.7.2 简缩极化干涉相位相干最优 126

5.7.3 实验结果及分析 127

参考文献 130

第6章 极化合成孔径雷达的极化定标技术 131

6.1 合成孔径雷达定标技术 131

6.1.1 系统误差源 132

6.1.2 定标技术相关概念 133

6.1.3 系统定标模型 136

6.1.4 系统内定标 137

6.1.5 系统外定标 139

6.2 极化合成孔径雷达定标技术 143

6.2.1 系统定标模型 143

6.2.2 系统定标基本方法 145

6.3 极化合成孔径雷达系统的内定标 146

6.3.1 内定标通路分析 146

6.3.2 串扰分析 148

6.3.3 通道串扰及不平衡度的标定 149

6.4 极化合成孔径雷达系统的外定标算法 151

6.4.1 混合点目标和分布目标的定标算法——van Zyl算法 151

6.4.2 极化数据相位和串扰定标的统一算法——Quegan定标方法 159

6.4.3 分布目标定标算法——Sarabandi算法 165

6.4.4 极化合成孔径雷达后验定标方法 171

6.4.5 点目标定标算法——Whitt算法 174

6.4.6 JPL极化定标方法 177

6.5 极化合成孔径雷达外定标算法的适用条件与精度分析 188

6.5.1 混合点目标和分布目标定标算法的适用条件和精度分析 188

6.5.2 分布目标定标算法的精度分析 191

6.5.3 点目标定标算法的精度分析 192

6.6 小结 194

参考文献 195

第7章 极化合成孔径雷达图像的分析 197

7.1 极化合成孔径雷达图像的基本分析方法 197

7.1.1 极化总功率与基本极化组合图 197

7.1.2 基于极化合成的分析方法 198

7.1.3 基于极化特征图的分析方法 199

7.1.4 不同极化组合下的回波功率比 199

7.1.5 目标回波的极化纯度分析 200

7.1.6 功率波动系数与部分极化系数 203

7.2 多频极化合成孔径雷达图像的表示方法 204

7.2.1 极化组合图像的伪彩色合成 204

7.2.2 多频段极化合成孔径雷达图像的伪彩色合成 205

7.3 极化合成孔径雷达图像的相关性分析 206

7.4 极化合成孔径雷达数据的最优极化度分析 208

7.4.1 目标最优极化度的求解 209

7.4.2 目标极化度的极值分析 211

7.4.3 目标极化度的动态范围分析 213

7.5 小结 214

参考文献 214

第8章 极化合成孔径雷达图像的统计特性 215

8.1 单视合成孔径雷达图像的统计特性分析 215

8.2 单视极化合成孔径雷达数据的统计特性分析 218

8.2.1 交叉极化项的统计特性分析 219

8.2.2 相同极化项的统计特性分析 219

8.3 多视极化合成孔径雷达图像的统计特性 223

8.3.1 数据的协方差矩阵及其统计分布规律 223

8.3.2 图像的相位差统计分布 224

8.3.3 图像幅度积的统计分布 227

8.3.4 两通道回波功率的联合概率分布 228

8.3.5 两通道回波功率比的概率分布 229

8.3.6 两通道回波幅度比的概率分布 231

参考文献 232

第9章 极化合成孔径雷达图像的相干斑抑制 234

9.1 带相干斑噪声的极化合成孔径雷达回波模型 234

9.2 全极化合成孔径雷达图像相干斑的极化白化滤波 235

9.2.1 极化白化滤波算法 235

9.2.2 极化白化滤波参数估计方法 237

9.2.3 极化白化滤波算法的实验及结果分析 240

9.3 极化合成孔径雷达数据的矢量Lee滤波 243

9.3.1 基于最小均方根误差的Lee滤波算法 243

9.3.2 　Refined Lee极化矢量滤波算法 245

9.3.3 基于精细Prewitt算子的Refined Lee滤波算法 245

9.3.4 实验及结果分析 246

9.4 小结 250

参考文献 250

第10章 极化合成孔径雷达图像的增强处理 251

10.1 极化数据预处理方法 251

10.2 极化SAR图像的对比增强 253

10.2.1 基于Stokes矩阵的对比增强 254

10.2.2 基于最大平均接收功率比的Lagrangian算子法对比增强 258

10.2.3 基于SUMT的对比增强数值解法 264

10.3 基于极化合成和目标同零的极化SAR图像杂波抑制 267

10.3.1 极化目标零理论 267

10.3.2 基于目标同零的极化SAR图像的杂波抑制 270

10.4 极化伪彩色合成 270

10.5 小结 276

参考文献 277

第11章 极化合成孔径雷达图像的目标极化分解 279

11.1 目标相干极化分解 279

11.1.1 　Pauli分解 279

11.1.2 　Krogager分解 280

11.1.3 　Cameron分解 281

11.1.4 目标相似性参数分解 284

11.2 基于特征矢量的目标极化分解 286

11.2.1 　Cloude-Pottier分解 286

11.2.2 　Cloude-Pottier分解的信息增强 290

11.2.3 　Huynen分解 294

11.2.4 　Holm分解 297

11.2.5 　van Zyl分解 297

11.3 基于模型的目标极化分解 299

11.3.1 　Freeman-Durden分解 299

11.3.2 　Freeman两分量分解 301

11.3.3 　Yamaguchi四分量分解 302

11.3.4 多分量散射模型分解 305

11.4 极化干涉合成孔径雷达数据分解 307

11.5 小结 309

参考文献 309

第12章 极化合成孔径雷达目标检测技术 310

12.1 合成孔径雷达目标检测概述 310

12.2 经典的极化目标检测器 311

12.2.1 最佳极化检测器 311

12.2.2 极化白化滤波检测器 312

12.2.3 极化匹配检测器 313

12.2.4 极化总功率检测器 314

12.2.5 功率最大合成检测器 314

12.3 基于目标特征参数的极化目标检测方法 314

12.3.1 基于极化相似性参数的极化目标检测方法 314

12.3.2 基于目标极化分解的目标检测方法 318

12.4 基于最优极化对比增强的目标检测方法 318

12.5 基于极化干涉合成孔径雷达数据目标检测方法 319

12.6 基于极化干涉相干矩阵特征值分解的目标探测技术 320

12.7 小结 320

参考文献 321

第13章 极化合成孔径雷达图像的分类 322

13.1 极化合成孔径雷达图像的监督分类 322

13.1.1 基于人工神经网络的极化合成孔径雷达图像分类 322

13.1.2 基于Wishart最大似然估计（ML）的监督分类 322

13.2 极化合成孔径雷达图像的非监督分类 324

13.2.1 基于极化散射机理的图像分类 324

13.2.2 基于Cloude-Pottier分解的H/α非监督分类 327

13.2.3 基于Cloude-Pottier分解信息增强的H/γ非监督分类方法 327

13.2.4 基于Cloude-Pottier分解和Wishart的极化SAR非监督分类 328

13.3 双频段全极化SAR图像H/α/Wishart非监督分类方法 330

13.3.1 双频段全极化SAR分类方法 330

13.3.2 种类的缩减聚合方法 332

13.3.3 双频段全极化H/α/Wishart分类处理流程及结果分析 333

13.4 极化干涉合成孔径雷达图像的分类 335

13.4.1 极化干涉合成孔径雷达数据的HInt/AInt非监督分类 335

13.4.2 极化干涉合成孔径雷达图像的非监督Wishart ML分类 336

13.4.3 极化干涉SAR图像非监督Wishart ML分类实验结果 338

13.4.4 极化干涉非监督Wishart ML分类的问题和解决方法 342

13.5 多频段极化干涉SAR图像的非监督Wishart ML分类 345

13.6 小结 347

参考文献 348

第14章 极化合成孔径雷达数据表面参数反演 351

14.1 引言 351

14.2 SPM小扰动模型 352

14.3 表面散射体的二阶散射分布 353

14.4 极化表面散射模型 354

14.5 表面参数反演 357

14.5.1 表面粗糙度反演 357

14.5.2 土壤湿度反演 358

14.5.3 实验和表面参数反演 358

14.6 小结 362

参考文献 362

第15章 极化干涉合成孔径雷达信息处理 364

15.1 极化干涉合成孔径雷达森林参数反演技术 364

15.1.1 多层植被结构模型 364

15.1.2 三阶段反演方法 367

15.1.3 最大似然反演方法 372

15.1.4 散射中心分辨方法 377

15.2 极化干涉合成孔径雷达农田参数反演技术 381

15.2.1 农田植被散射模型 381

15.2.2 农田植被参数反演过程 383

15.3 极化干涉合成孔径雷达的DEM提取技术 385

15.4 极化干涉SAR目标检测技术 386

15.4.1 地表遮盖下目标检测技术 386

15.4.2 森林覆盖条件下目标检测技术 387

15.5 极化相干层析技术 390

15.6 小结 392

参考文献 392

第16章 简缩极化干涉合成孔径雷达信息处理 395

16.1 简缩极化干涉SAR植被高度反演技术研究 395

16.1.1 简缩极化干涉SAR数据的植被参数三阶段反演方法 395

16.1.2 不同模式简缩极化干涉SAR的树高反演性能比较 399

16.2 简缩极化干涉SAR地物分类技术 401

16.2.1 简缩极化干涉SAR的替换一致性系数及Shannon熵参数 402

16.2.2 简缩极化干涉SAR数据的分类流程 403

16.2.3 实验结果及分析 404

16.3 小结 405

参考文献 405

第17章 地形方位向倾斜对极化合成孔径雷达数据的影响及补偿 407

17.1 地形倾斜对电磁波极化的影响 407

17.1.1 地形方位向倾斜对电磁波极化的影响 407

17.1.2 极化方位角与地形距离向倾斜的依赖关系 407

17.2 地形方位向倾斜引入的方位角偏移的估计 409

17.2.1 方位角偏移的圆极化估计方法 410

17.2.2 方位角偏移的散射矩阵估计方法 414

17.2.3 方位角偏移的极化特征图估计方法 415

17.2.4 方位角偏移的Cloude目标极化分解估计方法 416

17.3 影响方位角估计精度的因素 417

17.3.1 雷达频率的影响 417

17.3.2 去极化的影响 418

17.3.3 极化定标的重要性 419

17.3.4 雷达响应动态范围的影响 420

17.4 全极化合成孔径雷达数据的地形方位向倾斜补偿 420

17.4.1 全极化合成孔径雷达数据的方位倾斜补偿方法 420

17.4.2 全极化合成孔径雷达数据的方位倾斜补偿结果及分析 422

17.4.3 地形方位向倾斜补偿后数据的应用实例 424

17.5 地形方位向倾斜引入方位角偏移的应用 426

17.5.1 产生DEM模型 426

17.5.2 在海洋表面的应用 426

17.6 小结 426

参考文献 427

缩略语 429