亚米分辨率极化SAR人造目标精细解译与三维重构

Polarimetric synthetic aperture radar (PolSAR) can characterize detailed target scattering properties by fully polarimetric information acquisition. PolSAR becomes an important microwave sensor in fields of earth observation, disaster remote sensing, reconnaissance and surveillance, etc., and achieves a broad range of applications. Equipping with ultra-high-resolution imaging mode is a key developing direction for PolSAR. The greatly enhanced imaging resolution can obtain even finer and more detailed structure information of local targets. Meanwhile, this advanced mode also brings new scientific problems and technical challenges for PolSAR image understanding and interpretation.. Facing the major requirements from earth observation, reconnaissance and surveillance fields, this project will aim at the frontier of polarimetric imaging radar information processing. Dedicated to the key scientific and technical issues of ultra-high-resolution PolSAR manmade targets precise interpretation and three-dimensional reconstruction, this project will study the new speckle filtering principle for ultra-high-resolution data and develop advanced adaptive filters. Besides, this project will carry out researches on object-oriented scattering mechanism modeling and deep interpretation, and disclose scattering mechanisms of typical manmade targets. Furthermore, this project will also emphasize on the polarimetric de-coupling of complex mixture signals of the strong side-lobe and multiple scattering to enhance the features and contrasts of manmade targets. Finally, this project will focus on three-dimensional reconstruction of manmade targets’ fine geometry structure to support radar target classification and recognition. The achievements of this project will be significantly important for ultra-high-resolution PolSAR image understanding and application.

极化SAR通过获取全极化信息，能够精细刻画目标散射特性，成为对地观测、灾害遥感、侦察监视等领域的重要传感器，得到广泛应用。具备亚米分辨率成像模式是极化SAR重要发展方向。成像分辨率的极大提升，在获取目标更丰富细节信息的同时，也给极化SAR图像的理解与解译带来了新的科学问题和挑战。. 面向对地观测、侦察监视等领域重要需求，瞄准极化成像雷达信息处理前沿，本项目围绕亚米分辨率极化SAR人造目标精细解译与三维重构的关键科学与技术问题，着重研究亚米分辨率条件下的相干斑滤波原理，建立高保真自适应相干斑滤波方法；开展面向目标对象的散射机理精细建模与深度解译研究，揭示典型人造目标的散射机理；开展人造目标强旁瓣、多次散射等混叠信号的极化解耦研究，增强目标特征与对比度；针对雷达目标分类识别需求，开展人造目标精细几何结构三维重构研究。本项目研究成果对亚米分辨率极化SAR图像的理解与应用具有重要意义。

人造目标是对地观测中的重要研究对象。对人造目标极化雷达成像特性的准确解译和有效利用，是对地观测领域面临的主要技术挑战，也孕育着重大机遇。面向对地观测、减灾防灾、侦察打击等重大需求，开展亚米分辨率极化SAR人造目标散射建模、深度解译与三维重构研究，具有重要的科学意义和应用价值。本项目围绕亚米分辨率极化SAR人造目标精细解译与三维重构开展研究，主要完成了四方面研究工作：.一、自适应相干斑滤波研究。提出了基于上下文协方差矩阵相似性检验的自适应相干斑滤波方法和基于自适应聚类的相干斑滤波方法，提升了极化SAR图像质量，为后续应用奠定基础； .二、人造目标散射建模与精细解译研究。提出了快速广义极化目标分解方法和基于深度学习的极化目标分解方法，实现了极化SAR人造目标快速准确解译；.三、人造目标极化解耦与特征增强研究。提出了基于极化旋转域特征编码和基于极化旋转域零极化响应的人造目标散射结构辨识方法，实现了复杂人造目标散射结构精细辨识；.四、人造目标精细几何结构三维重构研究。提出了基于人造目标几何结构极化反演的三维重构方法，获取了车辆等人造目标的三维结构。.在本项目资助下，项目组出版Springer英文专著1部，发表学术论文39篇，SCI收录13篇，EI收录19篇。其中，包括IEEE权威期刊论文11篇、中文核心期刊论文5篇。参加本领域权威国际会议12次并报告研究成果。授权专利5项，申请专利9项。项目负责人获国家自然科学基金优青和湖南省杰青资助，入选军队高层次科技创新人才工程和“湖湘青年英才”计划，获国家科技进步二等奖、湖南省自然科学一等奖和IEEE地球科学与遥感学会青年成就奖。培养博士后和研究生11名，1名获全军优秀硕士学位论文。本项目提出的人造目标极化散射建模、解译与辨识等方法已推广应用于战略支援部队，并取得应用证明。