基于极不均匀模型的高分辨率极化SAR影像变化检测研究

High resolution and polarimetric imaging are the important trends for the development of synthetic aperture radar (SAR) systems. With the continuous development of technology and resolution on SAR，thinner spatial texture features can be observed from the high resolution images, thus the conventional homogeneous clutter models and similarity measurement are not suit to the development of PolSAR change detection. According to this problem, a novel multi-look heterogeneous clutter model will be proposed in this proposal, and all of PolSAR clutter models can be interpreted as the special cases of the proposed model. Based on this model, a similarity measure will be defined for high resolution PolSAR change detection. For taking advantage of detail feature detection capacity and high classification accuracy of PolSAR，the class information of PolSAR is applied to change detection and an application-oriented change detection method will be proposed. These methods will offer reliable data and critical technique for a wide variety of applications, for example, land resources survey, precise agriculture management, urban dynamic monitoring, and disaster assessment.

高分辨率和全极化成像是SAR系统发展的重要趋势，随着分辨率的不断提高，SAR影像的纹理结构更加清晰，传统的基于纹理均匀分布的极化SAR杂波模型和相似性度量方法已不能适合目前极化SAR变化检测的发展。针对这一科学问题，本项目拟提出一个新型高分辨率极化SAR极不均匀模型，并将所有极化SAR杂波模型统一到这一模型框架下。基于此模型，定义一个新的极化SAR相似度度量，实现高分辨率极化SAR影像的高精准变化检测。为了充分发挥高分辨率极化SAR在地物细节探测和地物分类的优势，本项目将极化的类别信息加入到变化检测中，提出一种面向地物类型的极化SAR变化检测方法，为国土资源普查、精细农业管理、城镇动态监测、灾害评估等提供科学数据和关键技术支撑。

高分辨率、全极化是SAR遥感发展的一个显著趋势。我国于2016年发射了具有全极化模式的GF-3号SAR卫星，最高分辨率可达1米。传统面向中低分辨率的全极化SAR图像杂波模型，以及基于杂波模型的图像变化检测理论与方法有待提升、改进与创新，使其适应于高分辨率SAR图像带来的纹理丰富、结构异质等特性。因此，本项目提出了面向高分辨率、全极化SAR 图像的变化检测新方法研究。主要内容包括建立新型杂波模型，发展新变化测度方法，以及面向特定地物类型的变化测度度量与阈值分割等技术实现。在本项目执行期间，项目组通过多次野外实验获取了汶川山区、苏州城区、天津武清郊区等含有不同地形、地物类别的SAR影像，以及实地勘绘的图件等关键数据。通过实验数据，验证了本项目取得多项研究成果，包括发展的基于乘性模型的全极化SAR杂波模型，基于最大似然对数的相似性度量，针对特定地物的极化相干最大似然变化检测方法等。本项目的研究成果推动了全极化SAR、高分辨率SAR图像的杂波统计模型理论发展，并形成一套完整的高分辨率、全极化SAR图像变化检测技术流程。基于本项目所取得的关键技术成果，已争取并新承担了一项以SAR图像变化检测软件实现为主体内容的国防型号项目。在面向社会需求中，本成果也可应用于SAR图像制图，水域变化检测等有关民生的社会服务与作业生产。