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高分辨率SAR图像目标三维特征提取与建模

作　者: 李仁杰
导　师: 计科峰
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: SAR 图像解译三维几何特征三维电磁模型特征提取
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 136次
引　用: 1次
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内容摘要

合成孔径雷达(SAR)在国民经济和国防军事的各个领域有着广泛的应用。由于它不受天气、光照等条件的限制,并且对地表植被有一定的穿透能力,日益成为当今最具代表性的对地观测手段之一。但是与数据的获取能力相比,高分辨率SAR图像解译技术严重滞后。其中,特征提取是SAR图像解译的基础和关键。随着雷达系统的发展,目标三维特征提取成为新的研究热点。本文面向SAR图像解译与目标识别应用,研究了SAR目标三维几何特征提取和目标三维电磁建模等内容。首先,基于阴影提取了目标三维几何特征。阴影是SAR图像上普遍存在的现象,其产生与目标的高度有关。分析了目标阴影产生的原因,给出了目标高度与雷达俯仰角和阴影的关系,指出在高分辨SAR图像中可以基于阴影提取目标三维几何特征。基于单幅SAR图像提取了目标三维几何特征,采用实测SAR图像数据验证了该方法的性能,指出该方法对目标三维几何特征提取的误差较大,对该方法做了改进,提出了基于多幅SAR图像融合的目标三维几何特征提取方法,通过多幅SAR图像的互补信息提高了目标三维几何特征提取的精确度。其次,建立了目标三维电磁模型。目标散射中心反映了目标在光学区散射的基本特征,对目标散射中心建模是目标散射中心特征提取的一个重要方面。采用物理光学法(PO)和一致性几何绕射理论(UTD)分析了SAR目标二维电磁散射机理,在此基础上建立了目标三维电磁散射模型,分析了目标旋转散射机理和极化响应;利用电磁场高频计算软件对模型进行了验证,并通过RCS分析和SAR三维图像仿真进一步验证了模型对SAR目标三维电磁散射特性描述的有效性;给出了基于本文模型的目标三维散射中心特征提取思路。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-20
  1.1 研究背景与意义  11-14
  1.2 国内外研究现状与发展趋势  14-17
  1.3 论文主要工作与结构安排  17-20
第二章 SAR 目标三维几何特征提取  20-49
  2.1 引言  20
  2.2 基于单幅SAR 图像的目标三维几何特征提取  20-39
    2.1.1 算法原理与流程  20-22
    2.2.2 目标与阴影检测  22-32
    2.2.3 目标三维几何特征提取  32
    2.2.4 实验结果与分析  32-39
  2.3 基于多幅SAR 图像融合的目标三维几何特征提取  39-47
    2.3.1 算法原理与流程  39-40
    2.3.2 目标方位角信息获取  40-42
    2.3.3 融合准则  42-44
    2.3.4 实验结果与分析  44-47
  2.4 小结  47-49
第三章 SAR 目标三维电磁建模  49-52
  3.1 引言  49-50
  3.2 SAR 成像几何  50-52
3.3 SAR 目标二维电磁散射机理分析  52-86
  3.4 SAR 目标三维电磁散射模型建立  54-74
    3.4.1 散射体三维电磁模型  54-58
    3.4.2 目标旋转散射机理及极化响应  58-60
    3.4.3 仿真结果及分析  60-74
  3.5 SAR 目标三维电磁散射模型有效性分析与验证  74-80
    3.5.1 RCS 分析与验证  74-75
    3.5.2 基于三维SAR 图像仿真的分析与验证  75-80
  3.6 目标三维散射中心特征提取思路  80-85
    3.6.1 属性散射中心提取概述  80-81
    3.6.2 目标三维散射中心特征提取方法思路  81-85
  3.7 小结  85-86
第四章结束语  86-88
  4.1 本文主要研究成果  86
  4.2 下一步工作展望  86-88
致谢  88-89
参考文献  89-95
作者在学期间取得的学术成果  95-96
附录A  96-97

高分辨率SAR图像目标三维特征提取与建模

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