成像雷達作為軍民兩用高技術(shù)，在諸多領(lǐng)域得到深入研究和廣泛應用。極化作為電磁波的重要信息維度，在雷達探測中承載了目標豐富的物理屬性信息。具備極化測量能力的極化雷達成像系統(tǒng)已經(jīng)成為雷達探測領(lǐng)域的主流傳感器。
目標電磁散射響應與視角、姿態(tài)等密切相關(guān)，即目標具有散射多樣性。目標的散射多樣性效應通常給雷達目標的探測識別帶來諸多挑戰(zhàn)。不同于消除目標散射多樣性的研究思路，作者從目標散射多樣性利用的角度，提出極化旋轉(zhuǎn)域解譯概念，其核心思想是將極化雷達獲取的初始極化信息拓展至繞雷達視線的極化旋轉(zhuǎn)域，并發(fā)展出一系列解譯理論工具用于目標散射多樣性的表征、挖掘和利用。本書重點介紹作者團隊近十年來在成像雷達極化旋轉(zhuǎn)域解譯方面的新理論方法和應用研究成果。
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國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金項目，極化雷達成像與識別，2022.01-2024.12，項目編號62122091。
目錄
總序
前言
第1章 概述 1
1.1 雷達極化發(fā)展概況 1
1.2 成像雷達發(fā)展概況 2
1.2.1 典型成像雷達體制 2
1.2.2 SAR成像原理 4
1.2.3 極化SAR原理 5
1.3 雷達極化基礎(chǔ)知識 6
1.3.1 電磁波的極化 7
1.3.2 極化散射矩陣 9
1.3.3 極化基變換 10
1.3.4 極化相干矩陣 11
1.3.5 極化協(xié)方差矩陣 12
1.3.6 極化功率矩陣 15
1.4 本書內(nèi)容概要 16
參考文獻 17
第2章 極化旋轉(zhuǎn)域解譯理論 22
2.1 引言 22
2.2 極化矩陣旋轉(zhuǎn)處理 23
2.2.1 極化矩陣的旋轉(zhuǎn) 23
2.2.2 級聯(lián)旋轉(zhuǎn)特性 24
2.3 統(tǒng)一的極化矩陣旋轉(zhuǎn)理論 25
2.3.1 極化旋轉(zhuǎn)域統(tǒng)一表達式 25
2.3.2 極化旋轉(zhuǎn)域振蕩特征 26
2.3.3 極化旋轉(zhuǎn)域角特征 29
2.3.4 極化旋轉(zhuǎn)域極化協(xié)方差矩陣 32
2.3.5 極化旋轉(zhuǎn)域幅值類特征性能分析 34
2.3.6 極化旋轉(zhuǎn)域角度類特征性能分析 37
2.4 二維極化相干方向圖解譯工具 39
2.4.1 二維極化相干方向圖 40
2.4.2 可視化和特征表征 41
2.4.3 特征解譯與討論 44
2.4.4 極化相干方向圖性能分析 46
2.5 二維極化相關(guān)方向圖解譯工具 59
2.5.1 二維極化相關(guān)方向圖 59
2.5.2 可視化分析 63
2.6 三維極化相關(guān)方向圖解譯工具 67
2.6.1 極化基變換 67
2.6.2 三維極化相關(guān)方向圖 69
2.6.3 典型散射結(jié)構(gòu)的三維極化相關(guān)方向圖 71
2.6.4 三維極化相關(guān)方向圖特征提取 73
2.7 本章小結(jié) 85
參考文獻 85
第3章 極化旋轉(zhuǎn)域不變特征 91
3.1 引言 91
3.2 極化旋轉(zhuǎn)不變特征總結(jié) 92
3.2.1 由Sinclair矩陣導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 92
3.2.2 由Graves矩陣導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 96
3.2.3 由極化相干矩陣和極化協(xié)方差矩陣導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 98
3.2.4 由基于特征值-特征矢量分解導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 104
3.2.5 由二維極化相干/相關(guān)方向圖導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 109
3.2.6 由三維極化相關(guān)方向圖導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 112
3.2.7 由Kennaugh矩陣導出的極化旋轉(zhuǎn)不變特征 115
3.3 極化旋轉(zhuǎn)不變特征性能分析 117
3.3.1 極化SAR數(shù)據(jù)介紹 118
3.3.2 目標雜波比實驗 119
3.4 本章小結(jié) 122
參考文獻 122
第4章 極化旋轉(zhuǎn)域地物分類 126
4.1 引言 126
4.2 基于傳統(tǒng)機器學習的極化旋轉(zhuǎn)域地物分類 127
4.2.1 極化特征優(yōu)選方法 127
4.2.2 極化旋轉(zhuǎn)域地物分類方法 130
4.2.3 對比實驗研究 131
4.3 基于深度學習的極化旋轉(zhuǎn)域地物分類 147
4.3.1 極化特征驅(qū)動的深度CNN分類器 147
4.3.2 對比實驗研究 148
4.4 本章小結(jié) 159
參考文獻 160
第5章 極化旋轉(zhuǎn)域目標檢測 163
5.1 引言 163
5.2 極化旋轉(zhuǎn)域艦船檢測 163
5.2.1 極化SAR數(shù)據(jù)介紹 164
5.2.2 結(jié)合二維極化相關(guān)方向圖的艦船檢測 165
5.2.3 結(jié)合三維極化相關(guān)方向圖的艦船檢測 172
5.3 極化旋轉(zhuǎn)域建筑物檢測 190
5.3.1 結(jié)合極化相干方向圖的建筑物對比增強 190
5.3.2 建筑物檢測方法與實驗驗證 194
5.4 極化旋轉(zhuǎn)域飛機目標檢測 196
5.4.1 飛機目標極化相關(guān)方向圖解譯與特征提取 196
5.4.2 飛機目標檢測方法與實驗驗證 198
5.5 本章小結(jié) 201
參考文獻 202
第6章 極化旋轉(zhuǎn)域結(jié)構(gòu)辨識 204
6.1 引言 204
6.2 基于極化旋轉(zhuǎn)域特征編碼的目標結(jié)構(gòu)辨識 204
6.2.1 目標結(jié)構(gòu)辨識方法 205
6.2.2 對比實驗研究 210
6.3 基于極化旋轉(zhuǎn)域零極化響應方向圖的目標結(jié)構(gòu)辨識 215
6.3.1 零極化響應方向圖解譯工具 216
6.3.2 目標結(jié)構(gòu)辨識方法 220
6.3.3 對比實驗研究 222
6.4 本章小結(jié) 226
參考文獻 227
第7章 極化旋轉(zhuǎn)域損毀評估 230
7.1 引言 230
7.2 共極化相干方向圖解譯技術(shù) 231
7.2.1 共極化相干方向圖 231
7.2.2 驗證與分析 232
7.3 建筑物損毀分析 234
7.3.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)介紹 234
7.3.2 損毀建筑物共極化相干方向圖分析 235
7.3.3 極化倒損因子與倒損率定量反演 237
7.4 廣域建筑物倒損評估 243
7.4.1 廣域建筑物倒損率估計與制圖 243
7.4.2 廣域建筑物倒損率制圖與實驗驗證 244
7.5 討論與展望 247
7.6 本章小結(jié) 247
參考文獻 248
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