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第1章 绪论1

1.1 极化合成孔径雷达系统1

1.1.1 极化合成孔径雷达系统的发展1

1.1.2 极化合成孔径雷达的极化层次分类和工作方式5

1.1.3 极化干涉SAR5

1.1.4 简缩极化合成孔径雷达7

1.1.5 极化合成孔径雷达定标技术8

1.2 极化合成孔径雷达的数据处理9

1.2.1 极化SAR图像的分析和统计特性9

1.2.2 极化SAR图像的相干斑抑制10

1.2.3 极化SAR图像的增强处理11

1.2.4 极化SAR目标极化分解11

1.2.5 极化SAR目标检测13

1.2.6 极化合成孔径雷达图像的分类13

1.3 极化合成孔径雷达应用技术15

1.3.1 极化合成孔径雷达数据的表面参数反演15

1.3.2 极化干涉合成孔径雷达的信息处理15

1.3.3 简缩极化与简缩极化干涉合成孔径雷达信息处理技术16

1.3.4 地形方位向倾斜对极化合成孔径雷达数据的影响17

1.4 全书内容安排18

参考文献20

第2章 极化合成孔径雷达的理论基础26

2.1 电磁波的基本理论26

2.1.1 电磁波的特性与基本场方程26

2.1.2 电磁波的传播27

2.2 电磁波的极化特征及其表征29

2.2.1 极化椭圆29

2.2.2 　Jones矢量与极化比31

2.2.3 　Stokes矢量与Poincare极化球31

2.3 部分极化电磁波的表征32

2.4 极化电磁波的收发与天线34

2.4.1 电磁波的发射34

2.4.2 全极化电磁波的接收34

2.4.3 部分极化电磁波的接收35

2.4.4 天线的极化匹配35

2.5 目标极化散射特性的表征36

2.5.1 FSA-BSA约定36

2.5.2 相干散射目标的表征——极化散射矩阵37

2.5.3 去极化目标的表征37

2.6 极化基变换41

2.7 极化合成与极化特征图42

2.7.1 概述42

2.7.2 目标的散射模型及其特征图43

2.8 小结55

参考文献55

第3章 极化合成孔径雷达56

3.1 合成孔径雷达原理56

3.2 极化合成孔径雷达的极化层次分类59

3.3 极化合成孔径雷达系统参数61

3.3.1 极化合成孔径雷达技术参数61

3.3.2 极化特征参数69

3.4 极化合成孔径雷达系统的工作方式71

3.4.1 极化时间分割工作方式71

3.4.2 极化频率分割工作方式72

3.4.3 极化编码分割工作方式73

3.4.4 方位向极化空间分割成对脉冲串方式75

3.4.5 简缩极化合成孔径雷达工作方式81

3.5 小结84

参考文献86

第4章 极化干涉合成孔径雷达87

4.1 概述87

4.2 极化合成孔径雷达干涉测量的基本原理87

4.2.1 干涉SAR测量的基本原理87

4.2.2 干涉SAR测量的去相关效应89

4.2.3 干涉SAR测量误差分析89

4.2.4 干涉SAR数据处理流程90

4.3 标量干涉与矢量干涉91

4.4 极化干涉相干最优理论93

4.4.1 幅度相干最优算法93

4.4.2 相位相干最优算法96

4.5 相干散射分解96

4.6 极化干涉SAR相干区域理论97

4.6.1 相干区域理论97

4.6.2 相干区域形状参数提取98

4.7 小结100

参考文献100

第5章 简缩极化和简缩极化干涉合成孔径雷达102

5.1 概述102

5.2 简缩极化合成孔径雷达的模式102

5.3 简缩极化SAR数据重建全极化SAR数据103

5.3.1 地物媒质对称性的影响103

5.3.2 运用反射对称性条件重建全极化数据104

5.3.3 　π/4模式简缩极化协方差矩阵重建105

5.3.4 　DCP模式简缩极化协方差矩阵重建106

5.3.5 CTLR模式简缩极化协方差矩阵重建108

5.3.6 实验及结果分析109

5.4 简缩极化SAR的极化分类分析114

5.4.1 简缩极化SAR数据分类方法114

5.4.2 实验结果及分析115

5.5 简缩极化干涉合成孔径雷达119

5.6 简缩极化干涉SAR数据重建全极化干涉SAR互协方差矩阵120

5.6.1 π/4简缩极化干涉互协方差矩阵重建120

5.6.2 DCP简缩极化干涉互协方差矩阵重建121

5.6.3 CTLR简缩极化干涉互协方差矩阵重建122

5.6.4 实验结果及分析123

5.7 简缩极化干涉SAR相干最优126

5.7.1 简缩极化干涉幅度相干最优126

5.7.2 简缩极化干涉相位相干最优126

5.7.3 实验结果及分析127

参考文献130

第6章 极化合成孔径雷达的极化定标技术131

6.1 合成孔径雷达定标技术131

6.1.1 系统误差源132

6.1.2 定标技术相关概念133

6.1.3 系统定标模型136

6.1.4 系统内定标137

6.1.5 系统外定标139

6.2 极化合成孔径雷达定标技术143

6.2.1 系统定标模型143

6.2.2 系统定标基本方法145

6.3 极化合成孔径雷达系统的内定标146

6.3.1 内定标通路分析146

6.3.2 串扰分析148

6.3.3 通道串扰及不平衡度的标定149

6.4 极化合成孔径雷达系统的外定标算法151

6.4.1 混合点目标和分布目标的定标算法——van Zyl算法151

6.4.2 极化数据相位和串扰定标的统一算法——Quegan定标方法159

6.4.3 分布目标定标算法——Sarabandi算法165

6.4.4 极化合成孔径雷达后验定标方法171

6.4.5 点目标定标算法——Whitt算法174

6.4.6 JPL极化定标方法177

6.5 极化合成孔径雷达外定标算法的适用条件与精度分析188

6.5.1 混合点目标和分布目标定标算法的适用条件和精度分析188

6.5.2 分布目标定标算法的精度分析191

6.5.3 点目标定标算法的精度分析192

6.6 小结194

参考文献195

第7章 极化合成孔径雷达图像的分析197

7.1 极化合成孔径雷达图像的基本分析方法197

7.1.1 极化总功率与基本极化组合图197

7.1.2 基于极化合成的分析方法198

7.1.3 基于极化特征图的分析方法199

7.1.4 不同极化组合下的回波功率比199

7.1.5 目标回波的极化纯度分析200

7.1.6 功率波动系数与部分极化系数203

7.2 多频极化合成孔径雷达图像的表示方法204

7.2.1 极化组合图像的伪彩色合成204

7.2.2 多频段极化合成孔径雷达图像的伪彩色合成205

7.3 极化合成孔径雷达图像的相关性分析206

7.4 极化合成孔径雷达数据的最优极化度分析208

7.4.1 目标最优极化度的求解209

7.4.2 目标极化度的极值分析211

7.4.3 目标极化度的动态范围分析213

7.5 小结214

参考文献214

第8章 极化合成孔径雷达图像的统计特性215

8.1 单视合成孔径雷达图像的统计特性分析215

8.2 单视极化合成孔径雷达数据的统计特性分析218

8.2.1 交叉极化项的统计特性分析219

8.2.2 相同极化项的统计特性分析219

8.3 多视极化合成孔径雷达图像的统计特性223

8.3.1 数据的协方差矩阵及其统计分布规律223

8.3.2 图像的相位差统计分布224

8.3.3 图像幅度积的统计分布227

8.3.4 两通道回波功率的联合概率分布228

8.3.5 两通道回波功率比的概率分布229

8.3.6 两通道回波幅度比的概率分布231

参考文献232

第9章 极化合成孔径雷达图像的相干斑抑制234

9.1 带相干斑噪声的极化合成孔径雷达回波模型234

9.2 全极化合成孔径雷达图像相干斑的极化白化滤波235

9.2.1 极化白化滤波算法235

9.2.2 极化白化滤波参数估计方法237

9.2.3 极化白化滤波算法的实验及结果分析240

9.3 极化合成孔径雷达数据的矢量Lee滤波243

9.3.1 基于最小均方根误差的Lee滤波算法243

9.3.2 　Refined Lee极化矢量滤波算法245

9.3.3 基于精细Prewitt算子的Refined Lee滤波算法245

9.3.4 实验及结果分析246

9.4 小结250

参考文献250

第10章 极化合成孔径雷达图像的增强处理251

10.1 极化数据预处理方法251

10.2 极化SAR图像的对比增强253

10.2.1 基于Stokes矩阵的对比增强254

10.2.2 基于最大平均接收功率比的Lagrangian算子法对比增强258

10.2.3 基于SUMT的对比增强数值解法264

10.3 基于极化合成和目标同零的极化SAR图像杂波抑制267

10.3.1 极化目标零理论267

10.3.2 基于目标同零的极化SAR图像的杂波抑制270

10.4 极化伪彩色合成270

10.5 小结276

参考文献277

第11章 极化合成孔径雷达图像的目标极化分解279

11.1 目标相干极化分解279

11.1.1 　Pauli分解279

11.1.2 　Krogager分解280

11.1.3 　Cameron分解281

11.1.4 目标相似性参数分解284

11.2 基于特征矢量的目标极化分解286

11.2.1 　Cloude-Pottier分解286

11.2.2 　Cloude-Pottier分解的信息增强290

11.2.3 　Huynen分解294

11.2.4 　Holm分解297

11.2.5 　van Zyl分解297

11.3 基于模型的目标极化分解299

11.3.1 　Freeman-Durden分解299

11.3.2 　Freeman两分量分解301

11.3.3 　Yamaguchi四分量分解302

11.3.4 多分量散射模型分解305

11.4 极化干涉合成孔径雷达数据分解307

11.5 小结309

参考文献309

第12章 极化合成孔径雷达目标检测技术310

12.1 合成孔径雷达目标检测概述310

12.2 经典的极化目标检测器311

12.2.1 最佳极化检测器311

12.2.2 极化白化滤波检测器312

12.2.3 极化匹配检测器313

12.2.4 极化总功率检测器314

12.2.5 功率最大合成检测器314

12.3 基于目标特征参数的极化目标检测方法314

12.3.1 基于极化相似性参数的极化目标检测方法314

12.3.2 基于目标极化分解的目标检测方法318

12.4 基于最优极化对比增强的目标检测方法318

12.5 基于极化干涉合成孔径雷达数据目标检测方法319

12.6 基于极化干涉相干矩阵特征值分解的目标探测技术320

12.7 小结320

参考文献321

第13章 极化合成孔径雷达图像的分类322

13.1 极化合成孔径雷达图像的监督分类322

13.1.1 基于人工神经网络的极化合成孔径雷达图像分类322

13.1.2 基于Wishart最大似然估计（ML）的监督分类322

13.2 极化合成孔径雷达图像的非监督分类324

13.2.1 基于极化散射机理的图像分类324

13.2.2 基于Cloude-Pottier分解的H/α非监督分类327

13.2.3 基于Cloude-Pottier分解信息增强的H/γ非监督分类方法327

13.2.4 基于Cloude-Pottier分解和Wishart的极化SAR非监督分类328

13.3 双频段全极化SAR图像H/α/Wishart非监督分类方法330

13.3.1 双频段全极化SAR分类方法330

13.3.2 种类的缩减聚合方法332

13.3.3 双频段全极化H/α/Wishart分类处理流程及结果分析333

13.4 极化干涉合成孔径雷达图像的分类335

13.4.1 极化干涉合成孔径雷达数据的HInt/AInt非监督分类335

13.4.2 极化干涉合成孔径雷达图像的非监督Wishart ML分类336

13.4.3 极化干涉SAR图像非监督Wishart ML分类实验结果338

13.4.4 极化干涉非监督Wishart ML分类的问题和解决方法342

13.5 多频段极化干涉SAR图像的非监督Wishart ML分类345

13.6 小结347

参考文献348

第14章 极化合成孔径雷达数据表面参数反演351

14.1 引言351

14.2 SPM小扰动模型352

14.3 表面散射体的二阶散射分布353

14.4 极化表面散射模型354

14.5 表面参数反演357

14.5.1 表面粗糙度反演357

14.5.2 土壤湿度反演358

14.5.3 实验和表面参数反演358

14.6 小结362

参考文献362

第15章 极化干涉合成孔径雷达信息处理364

15.1 极化干涉合成孔径雷达森林参数反演技术364

15.1.1 多层植被结构模型364

15.1.2 三阶段反演方法367

15.1.3 最大似然反演方法372

15.1.4 散射中心分辨方法377

15.2 极化干涉合成孔径雷达农田参数反演技术381

15.2.1 农田植被散射模型381

15.2.2 农田植被参数反演过程383

15.3 极化干涉合成孔径雷达的DEM提取技术385

15.4 极化干涉SAR目标检测技术386

15.4.1 地表遮盖下目标检测技术386

15.4.2 森林覆盖条件下目标检测技术387

15.5 极化相干层析技术390

15.6 小结392

参考文献392

第16章 简缩极化干涉合成孔径雷达信息处理395

16.1 简缩极化干涉SAR植被高度反演技术研究395

16.1.1 简缩极化干涉SAR数据的植被参数三阶段反演方法395

16.1.2 不同模式简缩极化干涉SAR的树高反演性能比较399

16.2 简缩极化干涉SAR地物分类技术401

16.2.1 简缩极化干涉SAR的替换一致性系数及Shannon熵参数402

16.2.2 简缩极化干涉SAR数据的分类流程403

16.2.3 实验结果及分析404

16.3 小结405

参考文献405

第17章 地形方位向倾斜对极化合成孔径雷达数据的影响及补偿407

17.1 地形倾斜对电磁波极化的影响407

17.1.1 地形方位向倾斜对电磁波极化的影响407

17.1.2 极化方位角与地形距离向倾斜的依赖关系407

17.2 地形方位向倾斜引入的方位角偏移的估计409

17.2.1 方位角偏移的圆极化估计方法410

17.2.2 方位角偏移的散射矩阵估计方法414

17.2.3 方位角偏移的极化特征图估计方法415

17.2.4 方位角偏移的Cloude目标极化分解估计方法416

17.3 影响方位角估计精度的因素417

17.3.1 雷达频率的影响417

17.3.2 去极化的影响418

17.3.3 极化定标的重要性419

17.3.4 雷达响应动态范围的影响420

17.4 全极化合成孔径雷达数据的地形方位向倾斜补偿420

17.4.1 全极化合成孔径雷达数据的方位倾斜补偿方法420

17.4.2 全极化合成孔径雷达数据的方位倾斜补偿结果及分析422

17.4.3 地形方位向倾斜补偿后数据的应用实例424

17.5 地形方位向倾斜引入方位角偏移的应用426

17.5.1 产生DEM模型426

17.5.2 在海洋表面的应用426

17.6 小结426

参考文献427

缩略语429