【最新成果】一种基于极化圆周SAR图像的陆上桥梁提取方法

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背景介绍

桥梁是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现。随着城市建设和交通发展的不断推进，人们建造了大量形式多样的水上/陆上桥梁。今天，桥梁已经成为重要的基础设施之一，在国民经济发展、军事安全和人们日常生活中发挥着不可或缺的重要作用。因此，如何基于SAR图像实现桥梁的准确检测与定位，成为复杂环境认知的前沿科学问题。

针对基于SAR图像的桥梁提取问题，人们已经开展了很多研究，并提出了很多行之有效的检测方法。已有检测方法的核心思想是：首先提取出桥梁下的河流水体，然后根据河流与桥梁的位置关系检测桥梁（图1）。不难发现，已有桥梁检测方法的性能严重依赖于桥梁下河流背景的提取。然而，与水上桥梁不同，陆上桥梁下方的背景不再是河流，而是陆地，其散射特性与河流完全不同（图2）。因此，当提取对象为陆上桥梁时，不能再采用传统的水体提取方法来检测桥梁下方的陆地背景，进而也就无法利用桥梁的位置先验知识来定位陆上桥梁，需要研究其它有效的陆上桥梁提取方法。

图1 基于SAR图像的水上桥梁检测流程图

图2 水上桥梁和陆上桥梁的SAR图像

团队工作

针对陆上桥梁检测问题，国防科技大学安道祥副教授等开展了基于极化圆周SAR（CSAR）的陆上桥梁提取方法研究，成功实现了陆上桥梁的精确提取，为城市环境认知提供了准确的数据支撑，在城市建设、交通发展、土地规划利用、自然灾害防治、地理国情监测等民用领域和城市作战等军事领域都具有重要应用价值和科学意义。

该工作已发表在《雷达学报》网络优先出版的“一种基于极化圆周SAR图像的陆上桥梁提取方法”（谭向程，安道祥，陈乐平，周智敏）。

论文介绍

该文提出了一种基于极化CSAR图像的陆上桥梁检测方法（图3）。首先，分析了陆上桥梁在全方位向上的散射特征；其次，利用不同地物的圆周极化熵差别，实现陆上桥梁与桥梁下陆地背景的分离；接下来，根据桥梁和其它地物间的极化熵方差特征差异和桥梁的几何形状尺寸特征，有效抑制非桥梁的虚假目标；最后，针对桥梁目标几何特点，通过采用遍历搜索方法，实现陆上桥梁的准确定位。

图3 基于极化CSAR图像的陆上桥梁提取结果

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