摘要
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是一种应用广泛的微波遥感成像系统。极化SAR和极化干涉SAR作为SAR的两个重要的分支，在军事和民用领域都具有巨大的应用潜力。极化SAR和极化干涉SAR目标分解技术与图像分类技术作为SAR图像解译的重要手段，一直是近年来的研究热点。然而，在传统的目标分解算法中，人造地物区域存在体散射能量过估计和体散射模型非适配等问题，地物目标的极化散射特性无法被合理地表征。在图像分类算法中，传统的图像分类方法获取的图像分类精度较低，倾斜建筑物区域存在误分类问题。论文针对上述关键问题进行了深入地分析和研究，主要工作和创新点包括: 1.深入研究了基于酉变换矩阵的极化SAR目标分解理论。详细分析了酉变换矩阵在降低相干矩阵未知量个数方面的有效性，推导了经酉变换后各散射分量相干矩阵的表达式，提出了一种基于酉变换矩阵的极化多元素分解算法。然后，推导了相干矩阵经取向角度补偿和酉变换后对应的各向异性波的表达式，提出了一种基于酉变换矩阵的自适应的广义四元素分解方法，并利用实测数据验证了该算法在解决倾斜建筑物区域体散射能量过估计问题方面的有效性。 2.深入研究了基于扩展概率密度模型的极化SAR目标分解算法。构建了包含取向角度值的概率密度模型表达式，推导了包含取向角度值的体散射模型对应的相干矩阵表达式，提出了一种基于扩展概率密度模型的四分量分解方法，解决了倾斜建筑物区域体散射能量过估计问题和体散射模型非适配问题。然后，研究了取向角度补偿仅在一定角度范围内适用的问题，重新定义了散射机制的结构模型，基于完备的相干矩阵信息和重新推导的体散射模型，提出了一种改进的极化七元素分解方法，解决了倾斜建筑物散射机制误分解问题，消除了大型取向角度建筑物区域的取向角度补偿操作非适用问题带来的误差。 3.深入研究了极化SAR图像建筑物区域提取方法。从利用已有特征参数提高提取精度、利用所提最优参数提高提取精度和利用多孔径概念提高提取精度三个方面，改进了极化SAR建筑物区域提取方法，提出了三种改进的建筑物提取方法:一种基于最优隐藏特征的建筑物提取方法、一种基于极化最优参数和隐藏特征的建筑物提取方法和一种基于极化最优参数和多孔径极化熵的建筑物提取方法。这三种改进的提取算法解决了传统建筑物提取方法的应用局限性问题，可用于获取比传统建筑物提取方法提取精度更高的建筑物提取结果。 4.深入研究了极化干涉SAR目标分解理论。针对现有的极化干涉SAR目标分解算法在地物类型复杂区域的应用局限性问题，本文基于极化干涉相似性参数(PISP)，提出了三种改进的极化干涉SAR目标分解算法。首先，基于一般散射机理模型和PISP，提出了非反射对称条件下的极化干涉四元素分解算法，解决了体散射能量优先估计造成的体散射能量过估计问题。然后，基于酉变换矩阵、PISP和极化干涉最优参数，提出了一种极化干涉多元素分解方法。该方法首次将酉变换和线散射分量引入到极化干涉SAR目标分解算法中，分解结果可用于表征复杂地物的实际散射机理;最后，针对取向角度补偿操作仅在一定角度范围内适用的问题，提出了一种扩展的极化干涉七元素分解方法，该算法通过利用完备的相干矩阵信息和干涉信息，消除了大型取向角度建筑物区域的取向角度补偿操作非适用问题带来的误差，该方法能有效地解决倾斜建筑物区域体散射能量过估计问题。 5.研究了基于地物散射机理和Wishart分类器的极化SAR和极化干涉SAR非监督分类算法。本文基于改进的极化SAR/极化干涉SAR目标分解算法，结合Wishart最大似然分类方法，提出了新的非监督分类方法。提出的方法可用于获取比传统的非监督分类方法更为精细的图像分类结果。 6.研究了极化干涉SAR森林参数反演技术，重点分析了在单基线+平地、单基线+地形坡度和双基线条件下的植被参数反演的基本原理，并利用模拟实验数据对树高反演结果进行实验验证。
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