基于极化合成孔径雷达的植被下地形方位角估计方法

摘要

本发明属于雷达遥感图像处理技术领域，提出了一种基于极化合成孔径雷达的植被下地形方位角估计方法。本发明利用极化合成孔径雷达的强穿透性，对植被覆盖区域只进行一次观测，在电磁散射理论和数学建模的基础上，将雷达观测数据中植被下地形起伏信息估计出来。由于雷达可以在全天时、全天候的条件下进行地表观测，估计的植被下地形信息可以为滑坡检测、灾害应急响应、国土资源调绘等应用提供充分保障。由于只使用一张POLSAR影像，本发明可大大降低购买雷达数据的经济费用，适用范围大大增加。

主权项

一种基于极化合成孔径雷达的植被下地形方位角估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，雷达影像噪声去除，包括以每个待恢复点为中心开一个大小为n×n的窗口，用窗口中的所有像素进行多视处理估计极化相干矩阵；然后，在n×n的窗口内，对极化相干矩阵每一个元素进行快速傅立叶变换，在频率域构建低通滤波器，将快速傅立叶变换后的极化相干矩阵输入低通滤波器，进行逆傅立叶变化获取低通滤波以后的低噪声极化相干矩阵，作为观测值矩阵Tobserver；步骤2，针对植被下地形有关的参数θg，构建植被层与植被下地表模型如下，Tobserver=Tv(fv,θv,σ)+Tg(fg,α,β，θg)其中，Tv(fv,θv,σ)与Tg(fg,α,β，θg)分别为植被层矩阵与植被下地表矩阵，Tv(fv,θv,σ)由以下植被层模型提供， T v ( f v , θ v , σ ) = 1 16 f v 8 - 4 q ( σ ) cos ( 2 θ v ) 4 p ( σ ) sin ( 2 θ v ) - 4 p ( σ ) cos ( 2 θ v ) 4 + 4 q ( σ ) cos ( 4 θ v ) - 4 q ( σ ) sin ( 4 θ v ) 4 p ( σ ) sin ( 2 θ v ) - 4 q ( σ ) sin ( 4 θ v ) 4 - 4 q ( σ ) cos ( 4 θ v ) Tg(fg,α,β，θg)由以下植被下地表模型提供， T g ( f g , α , β , θ g ) = R ( θ g ) · f g 1 + | α | 2 1 β 0 β * | α | 2 0 0 0 0 · R ( θ g ) T R ( θ g ) = 1 0 0 0 cos 2 θ g sin 2 θ g 0 - sin 2 θ g cos 2 θ g 其中，fv、θv、σ为植被层矩阵Tv(fv,θv,σ)包含的三个未知参数，分别为植被层散射强度、植被层方位偏移角、植被层随机度，p(σ)与q(σ)为以σ为输入量的多项式函数；fg、θg为地表散射强度、植被下地形方位偏移角，α与β为地表散射系数，β*为β的共轭系数；步骤3，根据步骤1所得观测值矩阵Tobserver，求解步骤2中植被层与植被下地表模型的未知参数θg。