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地物基于视觉认知极化SAR图像运用关键技术

收藏本文 2024-03-03 点赞:6645 浏览:21410 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种先进的雷达遥感系统,极化SAR图像能反映地物的后向散射信息和目标的极化信息。极化SAR图像解译是极化SAR运用的最终目标,其解译分为人工解译和机器解译。在实施人工解译前,SAR图像需要处理为适合视觉系统认知的图像;在SAR图像机器解译中,基于极化SAR图像的地物分类和检测等处理技术是SAR图像运用中的关键技术,其处理历程可以模仿视觉系统对图像的认知历程,结合视觉计算论述深入探讨。本论文主要工作和革新点如下:1.对于单通道SAR图像,根据人工解译判读图像的流程,设计了先大场景图像处理,后小场景图像处理的可视化处理框架,并依据SAR数据的统计分布提出了各自的可视化策略。实验表明该框架下的可视化策略可以得到高比较度的大场景图像和细节清晰的小场景图像。2.极化SAR图像既可以可视化为灰度图像,也可视化为彩像。首先以单通道SAR图像可视化策略为基础改善了传统的极化SAR图像灰度可视化和彩色可视化策略,另外基于视觉认知与数据的极化特性提出了两种新的可视化策略,分别实现了极化SAR图像的灰度可视化和彩色可视化。实验证实了各可视化策略的有效性。3.干涉SAR可以提供地面高程信息,极化干涉SAR数据可以用于实现树木、建筑等地物的高度反演,结合极化SAR图像的可视化结果,极化干涉SAR图像可以实现三维可视化。本论文还浅析了森林中树木的成像机理和现有树高反演策略的缺陷,提出了一种新的树高反演策略。4.本论文浅析了视觉系统对图像中地物分类的流程,并给出了基于视觉系统认知和视觉计算论述的机器自动分类算法流程。针对其中的监督分类这一核心不足,引入纹理特点这一重要的视觉特性做为分类特点,利用二叉树结构分类器,提出了一种结合视觉系统特性的基于极化SAR图像的地物分类策略。实验证实该策略较传统分类策略在分类性能上有显著提升。5.根据视觉计算论述模型,本论文提出了一种先粗提取、后精检测的线特点检测处理流程,对于单通道SAR图像和全极化SAR图像均适用,用符合视觉系统特性的Curvelet多分辨浅析策略实现线特点区域粗提取,用线检测器实现局部的精检测。实验证实了该线检测策略的可靠性。关键词:极化SAR论文视觉认知论文可视化论文地物分类论文线特点检测论文

    摘要4-5

    Abstract5-13

    第1章 引言13-22

    1.1 探讨作用与背景13-15

    1.2 相关探讨近况15-18

    1.2.1 极化雷达论述和极化 SAR 系统的进展15-16

    1.2.2 极化 SAR 运用的探讨近况16-18

    1.3 基于视觉认知的机器处理概述18-20

    1.4 本论文内容及章节安排20-22

    第2章 极化 SAR 基本论述22-41

    2.1 引言22

    2.2 极化基本论述22-25

    2.2.1 电磁波的极化22-23

    2.2.2 目标极化特性的表示23-25

    2.3 SAR 图像基本论述25-32

    2.3.1 SAR 系统与成像基本原理25-29

    2.3.2 极化 SAR 测量29

    2.3.3 SAR 图像的几何特点29-32

    2.4 合成孔径雷达的干涉测量32-40

    2.4.1 干涉测量基本原理32-36

    2.4.2 极化干涉基本论述36-40

    2.5 小结40-41

    第3章 单通道 SAR 图像可视化41-63

    3.1 引言41

    3.2 SAR 数据统计特性41-43

    3.2.1 单视 SAR 图像像素值的统计特性41-42

    3.2.2 多视 SAR 图像像素值的统计特性42-43

    3.3 单通道 SAR 图像的可视化现有策略及新框架43-49

    3.3.1 视觉系统的亮度认知和 SAR 图像可视化43-45

    3.3.2 现有的可视化策略45-48

    3.3.3 SAR 图像可视化处理框架48-49

    3.4 大范围场景 SAR 图像可视化处理49-51

    3.4.1 分布函数变换49-50

    3.4.2 参数 R 的估计50-51

    3.4.3 实验结果51

    3.5 小范围场景 SAR 图像可视化处理51-62

    3.5.1 小范围场景 SAR 图像特性51-52

    3.5.2 负指数变换52-55

    3.5.3 参数 R 的估计55-56

    3.5.4 基于 Mean-shift 算法的参数调整56-57

    3.5.5 算法计算流程57

    3.5.6 实验结果57-62

    3.6 小结62-63

    第4章 极化 SAR 图像可视化63-89

    4.1 引言63

    4.2 极化 SAR 图像可视化与数据降维63-64

    4.3 基于 Paup 分解的极化 SAR 图像伪彩64-67

    4.3.1 基于 Paup 分解上色机理64-65

    4.3.2 实验结果65-67

    4.4 基于 span 数据的极化 SAR 图像灰度可视化67-74

    4.4.1 极化相关矩阵的统计特性及 span 的分布67-72

    4.4.2 基于 span 数据的灰度可视化72-73

    4.4.3 实验结果73-74

    4.5 基于视觉系统认知的极化 SAR 图像伪彩74-82

    4.5.1 极化特点分解74-76

    4.5.2 极化特点参数与颜色空间76-79

    4.5.3 实验结果79-82

    4.6 基于视觉系统认知的极化 SAR 图像灰度可视化82-88

    4.6.1 span 灰度可视化的缺陷82-83

    4.6.2 基于极化特点参数的极化 SAR 数据降维处理83-87

    4.6.3 算法计算流程87

    4.6.4 实验结果87-88

    4.7 小结88-89

    第5章 极化干涉 SAR 数据的三维可视化89-111

    5.1 引言89

    5.2 立体视觉与干涉 SAR 数据的三维可视化89-90

    5.3 山地区域极化干涉数据的 3-D 可视化90-95

    5.3.1 极化干涉 SAR 的高程信息提取90

    5.3.2 山区 3-D 可视化及实验结果90-95

    5.4 平坦城乡地区极化干涉数据的 3-D 可视化95-101

    5.4.1 树木、建筑的成像机理及干涉模型95-98

    5.4.2 基于 ESPRIT 策略的树高和建筑物高度反演98-99

    5.4.3 树木、建筑的 3-D 可视化结果99-101

    5.5 基于极化干涉 SAR 数据的森林树木高度反演101-110

    5.5.1 ESPRIT 策略估计的缺陷101-103

    5.5.2 植被极化干涉模型及树高反演三步法103-105

    5.5.3 体相干的估计105-106

    5.5.4 树高反演置信度106-108

    5.5.5 树高反演步骤108

    5.5.6 实验和讨论108-110

    5.6 小结110-111

    第6章 基于视觉认知的极化 SAR 图像分类111-123

    6.1 引言111

    6.2 视觉系统分类与机器自动分类111-113

    6.2.1 视觉系统对图像分类的流程111-112

    6.2.2 机器自动分类的处理流程112-113

    6.3 基于极化 SAR 数据地物监督分类的传统策略113-114

    6.3.1 极化 SAR 数据113

    6.3.2 基于 Wishart 分布的最大似然分类器113-114

    6.3.3 传统策略的局限114

    6.4 结合视觉系统特性和极化信息的监督分类114-120

    6.4.1 SAR 图像中地物的视觉特性114-115

    6.4.2 纹理特点的选择与提取115-116

    6.4.3 二叉树结构监督分类器116-117

    6.4.4 分类器的训练117

    6.4.5 实验结果117-120

    6.5 机器分类的实际运用120-122

    6.6 小结122-123

    第7章 基于视觉认知的极化 SAR 图像线特点检测123-147

    7.1 引言123

    7.2 视觉系统对线特点的认知123-125

    7.3 线特点区域的粗提取125-132

    7.3.1 基于极化白化滤波的极化 SAR 图像融合125-129

    7.3.2 基于 Curvelet 的线特点区域提取129-132

    7.4 线特点的精确检测132-134

    7.4.1 极化边缘检测器132-133

    7.4.2 模糊极化线检测器133-134

    7.5 极化 SAR 图像的线特点检测流程134-136

    7.6 实验结果136-143

    7.6.1 实验数据136-137

    7.6.2 结果与讨论137-143

    7.7 基于视觉认知的单通道 SAR 图像线特点检测143-146

    7.7.1 单通道 SAR 图像中的线特点区域粗提取143

    7.7.2 单通道 SAR 图像中的线特点精检测143-145

    7.7.3 实验结果145-146

    7.8 小结146-147

    第8章 总结与展望147-149

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