极化串扰对基于Cloude分解的地物散射机制特征量影响分析

极化合成孔径雷达SAR系统通过天线发射两组极化方向正交的电磁波，获得照射地物四个不同收发极化组合下的后向散射回波，拥有了包含于极化通道相对关系中的更为丰富的信息量，在地物覆盖分类、变化检测以及目标提取方面具有广泛的应用。

然而，极化SAR观测维度的增加及系统复杂性的提高，使其在观测链路中受到一些误差源额外影响，以致各极化通道之间相对关系无法真实反映观测地物散射特征，影响到后续应用。目前，系统误差源对极化特征及地物分类等应用的影响还比较缺乏理论分析。

图1 极化SAR原理图及其特点

中国科学院空天信息研究院仇晓兰、胡丁晟等从理论上推导了串扰对极化数据中地物散射特征的影响规律，然后利用不同类别地物实际极化SAR数据，仿真验证了散射特性的变化趋势，并给出图像分类结果的变化情况，从而给出了针对不同地物的定标指标参考范围。

该工作已发表在《雷达学报》2017年第2期“高分辨率SAR图像目标认知”专题“极化串扰对基于Cloude分解的地物散射机制特征量影响分析”（胡丁晟，仇晓兰，雷斌，徐丰）。

该文给出了相关矩阵表示下的极化SAR观测模型，推导了系统串扰对相关矩阵特征值的影响，进而得出在串扰强度逐渐增加的情况下，Cloude分解获得分类特征量极化熵将逐渐减小的结论。并且，利用多种不同类型地物的实际极化数据进行实验分析。在多次随机模拟强度逐渐增强的串扰实验结果中，四类地物的散射特征均一致性向熵值减小方向偏移，验证了理论分析的正确性。同时，实验还分析了串扰量对基于Cloude分解的H∕α∕Wishart分类效果的影响，根据分类效果评估给出了系统串扰指标应满足条件。

图2 不同串扰下的中心散射机制在H-α平面上变化

图3 不同串扰下的H∕α∕Wishart分类结果偏差比例变化曲线

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