基于香农熵的极化相干矩阵信息量评价及应用

发布时间：2020-11-14 02:31

　　 全极化合成孔径雷达(POLSAR)是对地遥感观测的先进手段,能够增强对目标物的几何物理结构及介电特性等的探测能力。极化分解是应用全极化合成孔径雷达数据提取目标散射特征的重要手段。对于非相干分解所使用的极化相干矩阵包含的信息量尚未定量估计,且计算平均相干矩阵时选用的滑动窗口大小依赖经验性选择。由于遥感的本质是利用有限的探测资料,获取更多的目标信息,而信息论中的香农熵正可定量度量信息量。因此我们尝试将香农熵引入到全极化合成孔径雷达数据的信息量评价中,建立起对于相干矩阵信息量评价的方法,定量评估极化相干矩阵的信息量,并评估合理的滑动視窗大小。具体实现方法是,在提取极化散射矩阵的基础上,利用不同大小的滑动窗口计算平均相干矩阵,而后进行特征值分解获取其特征值,并以此为变量计算其香农熵,估计信息量,并将估计结果用于合理确定相干矩阵滑动窗口大小。为了说明此方法的有效性,利用不同平台、不同波段的全极化合成孔径雷达数据包括Radarsat-2、高分3号以及AIRSAR选取不同地物类型进行实验分析,评价相干矩阵所包含的信息量,选择合理的視窗大小。实验结果表明,不同地物类型的极化相干矩阵包含的信息量差异较大。其中建筑物平均相干矩阵的信息量较低,且随窗口增加信息量呈现近线性增加,而海洋、植被的极化相干矩阵信息量偏高,且随窗口增加信息量先快速增加后趋于稳定。针对不同遥感数据、平台、波段、时段,同种地物的平均相干矩阵的信息量随窗口大小的变化规律相近。本研究表明基于香农熵的相干矩阵信息量评价的方法,可以简单有效地定量评估相干矩阵包含的信息量,同时也可为计算极化相干矩阵滑动窗口的选择提供重要理论依据和指标参考,有助于后续目标分解工作的开展和更好地理解散射机制,从而可为深入挖掘极化SAR数据应用潜力提供重要参考。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P237
【部分图文】：

波：没有确定的极化参数，电场矢量分量之间完全不极化表征极化可以用极化椭圆的方式、Jones 矢量以及 Stoke波的极化特性进行描述，在 z 轴位置处截取与电磁波，电磁波穿过该等相位面形成了特征椭圆轨迹，可用磁波的极化状态[41]： 20 0 020 0 0, , ,2 cos sinx y yy x x y yE z t E z t E z tE E E 椭圆的示意图。

第 2 章 极化 SAR 的理论基础方向角 ,2 2 ，表示椭圆长轴与 x 轴的夹角，且有0 02 20 0tan 2 2 cosx yx yE EE E ，y x 孔径也称为椭圆率角，其取值范围为 0,4 ，由下式定0 02 20 0sin 2 2 sinx yx yE EE E 方向取决于 的符号， 0椭圆左旋， 0椭圆右旋。 为左旋椭圆和右旋椭圆的示意图。

4.1 Radarsat-2 数据区域的 Pauli 分解伪彩色合成图像uli the RGB color image based on decomposition of Radars三号数据，我国第一个分辨率达 1 米的 C 波段多极化 SAR 成高分 3 号覆盖了包括条带、扫描、聚束、波成像以及种成像模式，是目前世界上现有的 SAR 卫星中成像标进行观测，又可以对海洋进行探测，实现“一星多式如图 4.2 所示：
【参考文献】

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1 龙梦启;杨学志;孟俊敏;刘根旺;张晰;董张玉;;利用香农熵的双极化合成孔径雷达船只检测[J];遥感信息;2015年05期

本文编号：2882959