[发明专利]一种全极化SAR伪彩图合成方法

说明书

技术领域

本发明属于极化SAR伪彩图合成技术领域，特别涉及一种全极化SAR伪彩图合成方法，更进一步涉及雷达探测技术领域中的基于极化SAR(Synthetic Aperture Radar，SAR)目标分解理论的伪彩图合成方法。本发明首先对极化SAR获取的全极化数据进行极化目标分解，再将极化目标分解得到的数据对应到RGB三原色通道，进行归一化处理，最后进行极化伪彩图合成。本发明可用于极化SAR伪彩图合成，在保持地物目标极化散射特性的基础上，提高场景的识别效果。

背景技术

全极化合成孔径雷达(Fully Polarimetric Synthetic Aperture Radar，PolSAR)通过收发极化方向相互正交的电磁波，能够获取地物的全极化复散射矩阵，其将雷达回波的幅度、相位、频率、极化信息全部涵盖其中。与传统SAR相比，极化SAR可以提供更为丰富的目标信息。

基于复散射矩阵，对极化SAR数据进行伪彩图合成，能够获取传统SAR幅度图无法表达出的信息，提高场景的识别效果。对于传统的SAR幅度图像，一般采用彩色密度分割的方法从幅度图中得到伪彩色合成图像。同样，利用极化合成产生场景的伪彩色图时，也可以采用彩色密度分割的方法从极化幅度图像中得到彩色图像，但这种伪彩合成图像只能突出不同目标在功率上的差异，不能反应目标在极化特性上的区别。

极化SAR伪彩图合成可以归结为两个基本步骤：寻找对应RGB三原色通道的数据和基于场景先验知识对RGB各通道数据进行归一化处理，后者是最为关键的步骤。一般将Pauli分解、Freeman分解等极化目标分解得到的数据对应到RGB三原色通道，其能反映出场景目标与面目标、二面角目标和体散射目标三类典型目标的相似程度，可以从伪彩图上将不同的目标类型区分开来。

刘宏春等在“极化合成孔径雷达数据伪彩色合成处理”(电子科学学刊,2000,22(2):296-302)中利用特征图求出在相同极化组合和正交极化组合下的具有最大功率相差点所对应的三种极化组合方式，再分别归一化处理后对应RGB图的R、G、B三原色分量，产生一幅伪彩色图像。这一方法在增大目标回波功率的差异的基础上进行伪彩色合成，以提高图像的信息识别效果，并采用目标的总功率进行归一化，这样合成的伪彩色图反映的信息是三种组合下目标的回波功率相对于总功率的比值大小，这一方法在区分识别某些回波功率太强或太弱的目标时比较有用，然而此方法的不足之处是：其有可能造成图像原始纹理信息的丢失。

刘玲等在“多极化SAR伪彩色增强算法研究”(现代雷达,2008,30(8):16-18)中提出了一种基于各极化分量累计概率的归一化处理方法，其增大了不同目标间的彩色差异，在一定程度上增强了场景的全极化SAR数据的可读性，但其不足之处是：由于其RGB各通道采用不同的归一化因子，破坏了目标所包含的极化信息，导致其合成的颜色不能真实反映典型地物类型，不利于地物判图，且在交叉极化功率整体偏小时会导致合成图像质量很差，无法解译。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的极化SAR伪彩图合成技术在增强场景可读性、可解读性方面的缺陷，提出了一种全极化SAR伪彩图合成方法，本发明基于RGB三原色通道数据的概率密度函数，且各通道采用同一归一化因子的极化伪彩图合成方法，其保持了地物目标的极化散射特性，能够根据合成颜色辨别出典型目标类型。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种全极化SAR伪彩图合成方法包括以下步骤：

步骤1，利用极化合成孔径雷达获取全极化散射回波数据矩阵S；

步骤2，获取输入数据矩阵，所述输入数据矩阵为全极化散射回波数据矩阵S、全极化散射回波数据矩阵S对应的协方差矩阵或全极化散射回波数据矩阵S对应的相干矩阵；对输入数据矩阵进行极化目标分解，得到输入数据矩阵的每个元素的面散射分量值、二次散射分量值和体散射分量值，然后利用输入数据矩阵的所有元素的面散射分量值组成输入数据矩阵的面散射分量功率矩阵，利用输入数据矩阵的所有元素的二次散射分量值组成输入数据矩阵的二次散射分量功率矩阵，利用输入数据矩阵的所有元素的体散射分量值组成输入数据矩阵的体散射分量功率矩阵；