基于圆迹SAR的目标方位散射特征提取方法研究

Target scattering characteristics changing with the azimuthal angle reflects the physical structure of the target. This change rule can constitute scattering characteristics that have nothing to do with the target toward, which can be named azimuthal scattering characteristics. It can resolve the problem that target characteristics are sensitive to attitude angle in applications of SAR image interpretation, the recognition and classification of the target. Take circular SAR for example, this study is to do the new research of azimuthal scattering feature extraction, explore the azimuthal scattering mechanism of target, propose new method of scattering feature extraction, and develop the typical application examples based on the azimuthal scattering characteristics of target. It will provide new ideas for target character description, and provide the foundation of theory and method for subsequent interpretation of SAR image interpretation, target recognition and classification.

目标散射特性随方位角的变化规律反映了目标的物理结构，这种变化规律可以构成与目标朝向无关的散射特征，即方位散射特征，可为SAR图像判读解译、目标识别分类等应用中面临的目标特征对姿态角敏感这一瓶颈问题提供解决思路。本项目重点针对圆迹SAR全方位观测模式开展目标方位散射特征提取这一新课题的研究，探索目标的方位散射机理，提出目标方位散射特征提取方法，开展基于目标方位特征的典型应用示例研究，为目标特征描述提供新的思路，为后续SAR图像的判读解译和目标识别分类提供理论和方法支撑。

圆迹SAR能够获取目标的全方位散射信息，这是常规SAR所不具备的。全方位观测有助于掌握目标更全面、丰富、精细的特征，为判读解译、目标识别应用服务。面向目标精细特征描述应用需求，本项目研究了方位散射机理，提出了目标方位散射特征提取方法，开展了实际数据验证，研究成果初步应用于人造目标检测，展示了多角度精细特征的价值和应用潜力，研究成果支撑了多项多角度SAR预研项目的立项。.在多角度散射机理方面，结合电磁仿真分析了各向异性目标的方位散射特性，提出了从回波数据中提取目标全方位散射响应曲线的方法，完成了暗室转台数据的原理性验证，实验表明不同目标的方位散射响应曲线具有不同的各向异性特征，有助于目标的判读解疑、分类识别。.在多角度散射特征提取与表征方面，提出了散射幅度、散射方向和散射恒定角三个新的多角度特征量，分别表征目标主要散射方向上的散射系数，散射朝向，和散射各向异性度，并提出了能够直观表征多角度散射特征的HSI伪彩色编码方法。实际暗室和机载全方位数据处理表明：散射恒定角这一新特征量对于复杂自然背景下的人造目标检测具有独特优势。.在多角度极化散射特征提取方面，研究了基于模型的极化分解及多角度极化特征提取，并推导得到了二次散射熵和布拉格散射熵，实现了二次散射及布拉格散射占主导的各向同性和各向异性目标的识别；提出了一种基于多孔径极化熵和精确估计极化散射角的无监督分类方法，实验结果证明了该方法可从散射机制、散射随机度和方向随机度三个维度对目标进行准确分类。.在实验验证方面，开展了机载C波段圆迹SAR实验、典型目标的暗室转台实验，展示了圆迹SAR多角度特征在目标精细描述方面的重要应用潜力。