基于极化特征分析的SAR变化信息自动提取方法研究

许多对时间有严格要求的应用，如地震、洪涝灾害的实时灾情评估与监测，迫切需要利用具有全天候成像能力的合成孔径雷达（SAR）影像提供准确的变化信息。国际上近年来发射了多颗高分辨率极化SAR卫星，我国也正在发展具有自主知识产权的机载全极化SAR运行系统，面对应用和技术发展的双重需求，本课题从SAR极化散射特征分析入手，提出利用显著性极化特征因子、协方差矩阵统计检验、最优相干分析等提取地表变化信息的新技术，研究形成能处理多类型极化（全极化、多极化）数据、具有普遍适用性的变化检测方法，为构建基于SAR的资源环境及灾害监测系统提供技术基础。

基于遥感影像的变化信息自动提取技术是遥感应用于资源评价、生态环境监测、灾害管理等的核心技术，几十年来一直处在不断的发展之中，现有遥感变化检测技术和方法大多数是基于光学影像的。而光学影像的获取强烈依赖于天气和气候条件。因此，在一些对时间有严格要求的应用中，如地震、洪涝灾害中的快速灾情评估与监测，迫切需要利用具有全天候成像能力的合成孔径雷达（SAR）影像提供准确的变化信息。.在基于SAR影像的变化监测研究中，由于SAR影像本身的Speckle噪声及单极化SAR包含的信息有限，通常利用单通道SAR影像往往难以取得满意的效果。因此，利用多极化或全极化SAR影像提取变化信息是SAR变化监测的主要研究方向和发展趋势。同时，我国自主研制的具有全极化功能的机载SAR系统逐渐开始行业应用，因此对极化SAR变化检测技术也有强烈的需求。.针对上述背景，本项目从SAR极化散射分析入手，开展利用SAR极化特征进行地表变化信息自动提取的关键技术研究，包括：.1..基于显著性极化特征因子的变化信息自动提取技术。2..基于极化协方差矩阵统计检验的变化信息自动提取技术。3..基于极化最优相干分析的变化信息提取技术.经过三年的研究，本项目取得的主要研究成果如下：.1..提出了极化最优极化接收功率的快速计算方法及相对最优极化的改进模型，在此基础上，形成了基于最优极化的变化检测方法。.2..形成了基于统计假设检验的全极化SAR变化检测方法。3..提出了一种新的极化距离测度及基于此距离测度的变化检测方法。.4..分析比较了多种极化特征参数在变化检测中的适用性。5..发展了基于概率松弛迭代的变化图斑自动提取方法，实现了从差异图像中提取变化图斑的自动化。.6..在上述算法研究的基础上，发展了一套极化SAR变化信息自动提取软件，并进行了软件著作权登记。.综上所述，本项目研究形成了多种极化SAR变化检测算法，通过这些算法能生成包含完整变化信息同时又易于与非变化像元相分离的差异影像；项目进一步发展了一种高效的从差异影像中自动提取变化图斑的新方法—概率松弛迭代法；最后项目在此基础上研发了变化检测软件原型系统。这一序列的研究成果组成了极化SAR变化检测的一个完整解决方案，在SAR变化检测应用中具有重要科学意义和应用价值。