=表示由步骤四计算所得图像中第（i，j)个像素的重构协方差矩阵 的（1，3)项。
[0088] 步骤六：解方程获取各极化通道信号的相位值。
[0089] 具体为：根据式⑶对图像中256X256各像素点分别建立四元一次方程组，根据 式（9)解得各极化通道信号的相位值Φ ΗΗ、ΦΗν、ΦνΗ、Φνν，每个极化通道信号的相位值均是 大小为256X256的实数矩阵。
[0090] 经过以上步骤的重构处理，得到了四个极化通道信号的相位值ΦΗΗ、ΦΗν、ΦνΗ、 φνν。为了衡量相位重构结果的精度，利用散点图进行评估，即将原始全极化通道信号的相 位值和重构所得通道信号的相位值分别作为横纵坐标轴的坐标放入坐标平面内。若原始相 位值与重构相位值完全一致或接近一致，则对应的点会出现在45°对角线上。
[0091] 图6所示为发射水平极化接收水平极化通道信号的相位值散点图，图7所示为发 射垂直极化接收水平极化通道信号的相位值散点图，图8所示为发射水平极化接收垂直极 化通道信号的相位值散点图，图9所示为发射垂直极化接收垂直极化通道信号的相位值散 点图。可见，重构所得的四个极化通道相位值分别与原始四个极化通道的相位值在散点图 上基本集中分布在45°对角线周围，说明重构结果较为准确。
[0092] 上述实施例说明本发明提出的方法是一种处理流程简单、精度高的星载π/4模 式简缩极化SAR相位重构方法。
【主权项】
1. 一种星载/4模式简缩极化SAR相位重构方法，基于星载JT /4模式简缩极化SAR 后向散射矩阵投影矢量模型，如式（1)所示：式中，Shh表示散射矩阵中发射水平极化接收水平极化分量，S HV表示散射矩阵中发射垂 直极化接收水平极化分量，Svh表示散射矩阵中发射水平极化接收垂直极化分量，S vv表示散 射矩阵中发射垂直极化接收垂直极化分量；SHH，SHV，S VH，Svv即为四个极化通道的复数图像； [x]T表示对矩阵[x]做转置运算； 具体的方法包括以下几个步骤： 步骤一：获取简缩极化协方差矩阵； 设SHH，SHV，SVH，Svv四个极化通道的图像大小均为N a行K列，由式⑴所示的3I/4模式简 缩极化SAR后向散射矩阵投影矢量，对图像中第（i，j)个像素，其中I < i < Na，I < j <队， 根据式（2)计算简缩极化协方差矩阵C?P为：式中，A'表示图像复数据中第（i，j)个像素的后向散射矩阵投影矢量，f表示对n/4 模式简缩极化SAR后向散射矩阵投影矢量t取共辄转置计算所得矢量，frf表示图像复数 据中第（i，j)个像素的后向散射矩阵投影矢量的共辄转置，<x>表示对X采用窗口大小为 (2M+1)行（2N+1)列的窗函数进行空域均值处理，即以X所在坐标（i，j)为中心，求周围第 i-M行到i+M行，第j-N列到j+N列内的所有分量均值作为X值，Cfwi表示图像复数据中第 (i，j)个像素的简缩极化协方差矩阵中（1，1)项，表示图像复数据中第（i，j)个像素 的简缩极化协方差矩阵中（1，2)项，表示图像复数据中第（i，j)个像素的简缩极化协 方差矩阵中（2, 1)项，C^2:表示图像复数据中第（i，j)个像素的简缩极化协方差矩阵中 (2, 2)项； 步骤二：设定交叉极化项初值及相关系数初值； 对图像中第（i，j)个像素，根据式（3)计算交叉极化项初值Xf与相关系数初值r/为：步骤三：迭代计算交叉极化项及相关系数； 设定迭代计算次数T，对图像中第（i，j)个像素，根据式（4)迭代计算得到交叉极化项 Xu及相关系数r 1]如式⑷所示：式中，X1]表示图像中第（i，j)个像素经过T次迭代运算所得的交叉极化项，表示 图像中第（i，j)个像素迭代计算第T-I次后所得交叉极化项，表示图像中第（i，j)个像 素经过T次迭代运算所得的相关系数，表示图像中第（i，j)个像素迭代计算第T-I次后 所得相关系数； 对图像中第（i，j)个像素，在迭代计算第P步时，根据式（5)迭代计算得到交叉极化项 ^^及相关系数7I :式中，表示图像中第（i，j)个像素在第P-I步迭代运算所得的交叉极化项，其中 1彡P彡T，表示图像中第（i，j)个像素在第p步迭代运算所得的交叉极化项，表示 图像中第（i，j)个像素在第P-I步迭代运算所得的相关系数，f表示图像中第（i，j)个像 素在第P步迭代运算所得的相关系数，I X I为取复数X的模运算； 步骤四：获取重构协方差矩阵； 由步骤三所得交叉极化项，对图像中第（i，j)个像素，根据式（6)计算得到重构协方差 矩阵r 为：步骤五：获取发射水平极化接收水平极化通道与发射垂直极化接收垂直极化通道信号 的相位差； 对图像中第（i，j)个像素，根据式（7)计算，得到发射水平极化接收水平极化通道与发 射垂直极化接收垂直极化通道信号的相位差为：式中，表示图像中第（i，j)个像素计算得到的重构协方差矩阵中（1，3)项， angle (x)为取复数x的幅角运算； 步骤六：解方程获取各极化通道信号的相位值； 对图像中第（i，j)个像素，根据步骤一到步骤五，得到如式⑶所示四元一次方程组， 其中未知量为四个极化通道信号的相位值參t、、以式中，^表示图像中第（i，j)个像素/4模式简缩极化SAR后向散射矩阵投影矢量 I的（1，1)项，g表示图像中第（i，j)个像素/4模式简缩极化SAR后向散射矩阵投影 矢量S的（1，2)项，表示图像中第（i，j)个像素发射水平极化接收水平极化通道信号 的相位值，表示图像中第（i，j)个像素发射垂直极化接收水平极化通道信号的相位值， 表示图像中第（i，j)个像素发射水平极化接收垂直极化通道信号的相位值，表示图 像中第（i，j)个像素发射垂直极化接收垂直极化通道信号的相位值，表示图像中第（i， j)个像素散射矩阵中发射水平极化接收水平极化分量，表示图像中第（i，j)个像素散 射矩阵中发射垂直极化接收水平极化分量，卷表示图像中第（i，j)个像素散射矩阵中发 射水平极化接收垂直极化分量，恭:表示图像中第（i，j)个像素散射矩阵中发射垂直极化 接收垂直极化分量； 根据式⑶所示四元一次方程组，求解得各极化通道信号的相位值 、€.、、<如式（9)所示为：式中，C^11表示图像中第（i，j)个像素计算得到的重构协方差矩阵中（1，1)项，C^2 表示图像中第（i，j)个像素计算得到的重构协方差矩阵中（2, 2)项，表示图像中第 (i，j)个像素计算得到的重构协方差矩阵中（3, 3)项； 经过以上六个步骤，完成了对/4模式简缩极化SAR四个极化通道的相位重构，得到 各极化通道的相位信息。2.根据权利要求1所述的一种星载/4模式简缩极化SAR相位重构方法，步骤一的空 域均值处理中，对于靠近图像边缘的像素点，会存在均值处理窗口超出图像边界的情况，即 i-M彡0, j-N彡0, i+M彡Na，j+N彡队，则该像素点不做空域均值处理直接以计算出X值作 为该像素点值。
【专利摘要】本发明公开了一种星载π/4模式简缩极化SAR相位重构方法，包括步骤一：获取简缩极化协方差矩阵；步骤二：设定交叉极化项初值及相关系数初值；步骤三：迭代计算交叉极化项及相关系数；步骤四：获取重构协方差矩阵；步骤五：获取发射水平极化接收水平极化通道与发射垂直极化接收垂直极化通道信号的相位差；步骤六：解方程获取各极化通道信号的相位值；本发明直接采用简缩极化SAR回波各极化通道数据重构得到相应相位信息，基于雷达数据本身完成重构，无需借助地物目标散射特性等先验信息，故不受探测目标所处环境或其他条件影响。
【IPC分类】G01S13/90, G01S7/41
【公开号】CN105137433
【申请号】CN201510535735
【发明人】陈杰, 郭威, 李卓
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月27日