基于多尺度分割的城市固废遥感监测应用研究

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作者 王霁云 铁雯婕 《科技创新与应用》 2022年第28期47-51,共5页

针对城市管理的城市固废监测要求,该文提出基于遥感影像的多尺度分割城市固废监测方法,在获取高分二号卫星全色和多光谱数据的基础上,通过城市固废特征分析、数据预处理和影像多尺度分割等处理手段,获取目标区域城市固废分布信息。实验... 针对城市管理的城市固废监测要求,该文提出基于遥感影像的多尺度分割城市固废监测方法,在获取高分二号卫星全色和多光谱数据的基础上,通过城市固废特征分析、数据预处理和影像多尺度分割等处理手段,获取目标区域城市固废分布信息。实验结果表明,该文应用方法流程合理,能够实现对实验区域城市固废的有效监测,并为后续城市综合监测系统的建设提供理论支撑。 展开更多

关键词 遥感监测 城市固废 高分二号卫星 多尺度分割 信息解译

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基于散射点拓扑和双分支卷积神经网络的SAR图像小样本舰船分类 被引量：3

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作者 张翼鹏 卢东东 +1 位作者 仇晓兰 李飞 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期411-427,共17页

随着合成孔径雷达(SAR)图像在舰船检测和识别领域的广泛应用,准确而高效地进行舰船分类已经成为一个亟待解决的问题。在小样本学习场景下,一般的方法面临着泛化能力不足的问题,因此该文引入了额外的信息和特征,旨在增加模型对目标的理... 随着合成孔径雷达(SAR)图像在舰船检测和识别领域的广泛应用,准确而高效地进行舰船分类已经成为一个亟待解决的问题。在小样本学习场景下,一般的方法面临着泛化能力不足的问题,因此该文引入了额外的信息和特征,旨在增加模型对目标的理解和泛化能力。该文通过散射关键点构建拓扑结构以表征舰船目标的结构和形状特征,并计算拓扑结构的拉普拉斯矩阵,将散射点之间的拓扑关系转化为矩阵形式,最后将SAR图像和拉普拉斯矩阵分别作为双分支网络的输入进行特征提取。在网络结构方面,该文设计了一个由两个独立的卷积分支组成的双分支卷积神经网络,分别负责处理视觉特征和拓扑特征,并用两个交叉融合注意力模块分别对两个分支的特征进行交互融合。该方法有效地将目标散射点拓扑关系与网络的自动学习过程相结合,从而增强模型的泛化能力并提高分类精度。实验结果表明,在OpenSARShip数据集上,所提方法在1-shot和5-shot任务的平均准确率分别为53.80%和73.00%。而在FUSAR-Ship数据集上,所提方法分别取得了54.44%和71.36%的平均准确率。所提方法在1-shot和5-shot的设置下相比基础方法准确率均提升超过15%,证明了散射点拓扑的应用对SAR图像小样本舰船分类的有效性。 展开更多

关键词 合成孔径雷达(SAR) 舰船分类 小样本学习 散射点拓扑 双分支卷积神经网络

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基于多径模型的建筑区SAR三维成像中非视距目标重定位方法 被引量：2

3

作者 林雨青 仇晓兰 +2 位作者 彭凌霄 李杭 丁赤飚 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期777-790,共14页

随着合成孔径雷达(SAR)系统小型化技术、SAR三维成像技术的发展,当前已可利用无人机载小型化阵列干涉SAR实现城区三维成像,在城市测绘、复杂环境重建等领域具有重要应用前景。然而,SAR进行城市场景三维成像时,回波中存在多径信号,会导... 随着合成孔径雷达(SAR)系统小型化技术、SAR三维成像技术的发展,当前已可利用无人机载小型化阵列干涉SAR实现城区三维成像,在城市测绘、复杂环境重建等领域具有重要应用前景。然而,SAR进行城市场景三维成像时,回波中存在多径信号,会导致成像结果解译困难,却也给非视距区域隐蔽目标的发现提供了重要手段。为此,该文针对低空无人机载阵列干涉SAR建筑区三维成像中的非视距目标进行了研究,建立了非视距目标在低空阵列干涉三维成像下的多径模型,给出了城市峡谷区域利用多径扩大可视范围的计算方法,并基于建筑平面拟合提出了非视距目标重定位方法。无人机载阵列干涉SAR的仿真和实际数据处理验证表明,所提出的方法可以对城市峡谷非视距目标进行有效的三维成像和重定位,重定位误差小于0.5 m,实现了对非视距区域信息的获取。 展开更多

关键词 阵列干涉SAR 三维成像 非视距 多径 无人机载SAR

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MPOLSAR-1.0:多维度SAR多波段全极化精细分类数据集

4

作者 金燕 仇晓兰 +4 位作者 潘洁 上官松涛 王泽众 王卫 杨宏 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期525-538,共14页

地物精细分类是合成孔径雷达(SAR)的主要应用方向之一。在多波段全极化SAR工作模式下,可充分获取目标不同波段信息和极化响应特征,有望提高目标分类精度。然而国内外现有的数据集仅有个别波段、少数地区、少量样本的低分辨率全极化分类... 地物精细分类是合成孔径雷达(SAR)的主要应用方向之一。在多波段全极化SAR工作模式下,可充分获取目标不同波段信息和极化响应特征,有望提高目标分类精度。然而国内外现有的数据集仅有个别波段、少数地区、少量样本的低分辨率全极化分类数据。为推动多波段全极化SAR分类应用的发展,在高分航空观测系统应用校飞与验证项目支持下,利用多维度SAR在海南的校飞数据构建了一个样本量充分大、地物类别较为丰富、分类可靠性较高的多波段全极化精细分类数据集。该文概述了该数据集的构成,给出了发布数据(MPOLSAR-1.0)的信息描述方式、数据集制作流程和方法,并分别基于极化特征分类方法和经典机器学习分类方法给出了初步的分类实验结果,为该数据集的共享和应用提供支撑。 展开更多

关键词 合成孔径雷达(SAR) SAR精细分类 SAR数据集 多维度SAR 多波段全极化SAR 极化特征

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微波视觉三维SAR实验系统及其全极化数据处理方法

5

作者 仇晓兰 罗一通 +7 位作者 宋舒洁 彭凌霄 程遥 颜千程 上官松涛 焦泽坤 张柘 丁赤飚 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期941-954,共14页

三维合成孔径雷达在测绘制图、防灾减灾等诸多领域有应用潜力,已经成为SAR的重要研究方向。为减少三维SAR的观测次数或天线阵元数量,推动三维SAR的应用和发展,中国科学院空天信息创新研究院牵头研制了微波视觉三维SAR实验系统,旨在为微... 三维合成孔径雷达在测绘制图、防灾减灾等诸多领域有应用潜力,已经成为SAR的重要研究方向。为减少三维SAR的观测次数或天线阵元数量,推动三维SAR的应用和发展,中国科学院空天信息创新研究院牵头研制了微波视觉三维SAR实验系统,旨在为微波视觉SAR三维成像提供实验平台和数据。该文针对微波视觉三维SAR实验系统及其全极化数据处理方法进行介绍,涵盖了极化校正、极化相干增强、极化约束三维成像、三维融合可视化等全流程的关键步骤。基于发布的SAR微波视觉三维成像全极化数据集,给出了三维成像结果示例,验证了微波视觉三维SAR实验系统的全极化性能以及处理方法的有效性。该文发布的数据集将为SAR三维成像研究提供良好的数据条件。 展开更多

关键词 SAR三维成像 微波视觉 极化阵列干涉SAR 无人机载SAR 多角度

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SARMV3D-1.0:SAR微波视觉三维成像数据集 被引量：14

6

作者 仇晓兰 焦泽坤 +8 位作者 彭凌霄 陈健堃 郭嘉逸 周良将 陈龙永 丁赤飚 徐丰 董秋雷 吕守业 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第4期485-498,共14页

三维成像是合成孔径雷达技术发展的前沿趋势之一,目前的SAR三维成像体制主要包括层析和阵列干涉,但面临数据采集周期长或系统过于复杂的问题,为此该文提出了SAR微波视觉三维成像的新技术思路,即充分挖掘利用SAR微波散射机制和图像视觉... 三维成像是合成孔径雷达技术发展的前沿趋势之一,目前的SAR三维成像体制主要包括层析和阵列干涉,但面临数据采集周期长或系统过于复杂的问题,为此该文提出了SAR微波视觉三维成像的新技术思路,即充分挖掘利用SAR微波散射机制和图像视觉语义中蕴含的三维线索,并将其与SAR成像模型有效结合,以显著降低SAR三维成像的系统复杂度,实现高效能、低成本的SAR三维成像。为推动SAR微波视觉三维成像理论技术的发展,在国家自然科学基金重大项目支持下,拟构建一个比较完整的SAR微波视觉三维成像数据集。该文概述了该数据集的构成和构建规划,并给出了第一批发布数据(SARMV3D-1.0)的组成和信息描述方式、数据集制作的方法,为该数据集的共享和应用提供支撑。 展开更多

关键词 SAR三维成像 微波视觉 SAR数据集 SAR图像语义分割 阵列干涉SAR

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微波视觉三维SAR关键技术及实验系统初步进展 被引量：13

7

作者 仇晓兰 焦泽坤 +7 位作者 杨振礼 程遥 蔺蓓 罗一通 王卫 董勇伟 周良将 丁赤飚 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-19,共19页

合成孔径雷达(SAR)三维成像在复杂地形测绘、复杂环境下目标发现与识别等方面具有重要应用潜力,是当前SAR领域的重要发展方向之一。为推动SAR三维成像技术的发展和应用,中国科学院空天信息创新研究院牵头设计并研制了一套无人机载微波... 合成孔径雷达(SAR)三维成像在复杂地形测绘、复杂环境下目标发现与识别等方面具有重要应用潜力,是当前SAR领域的重要发展方向之一。为推动SAR三维成像技术的发展和应用,中国科学院空天信息创新研究院牵头设计并研制了一套无人机载微波视觉三维SAR实验系统(MV3DSAR),为相关技术研究和验证提供实验平台。目前该系统的单极化版本已研制完成,并在天津开展了首次校飞实验。该文介绍了该系统的基本构成、主要性能以及系统和数据处理的关键技术,给出了首次校飞实验的实施情况以及初步的数据处理结果,验证了系统的基本性能指标和三维成像能力。该系统为后续SAR三维成像数据集构建和处理方法研究提供了良好的实验验证平台。 展开更多

关键词 SAR三维成像 微波视觉 无人机载SAR 干涉定标 运动补偿

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机载多维度SAR误差分析与成像自配准处理方法 被引量：4

8

作者 仇晓兰 程遥 +3 位作者 高铭 焦泽坤 周良将 丁赤飚 《雷达科学与技术》 北大核心 2021年第5期571-582,共12页

随着机载SAR技术发展,在同一架飞机上可以同时安装多个波段的全极化SAR载荷,形成机载多维度SAR系统。中科院空天院牵头研制了一部机载多维度SAR系统,并采用统一的频率源作为基准,以保证不同波段SAR之间在时间、相位方面的一致性,开展了... 随着机载SAR技术发展,在同一架飞机上可以同时安装多个波段的全极化SAR载荷,形成机载多维度SAR系统。中科院空天院牵头研制了一部机载多维度SAR系统,并采用统一的频率源作为基准,以保证不同波段SAR之间在时间、相位方面的一致性,开展了数据获取实验。本文分析了该机载多维度SAR在采样延迟、方位时间和运动补偿等方面的误差,并提出了一致性校正和成像处理的方法,实现了无需后续图像匹配的成像自配准。机载多维度SAR实验数据处理结果表明,多波段成像自配准精度达到1个像素以内,为后续多维度SAR数据联合分析提供了良好的基础。 展开更多

关键词 多维度SAR 机载SAR SAR成像 多波段SAR 多极化SAR

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基于扰动的结合Off-grid目标的层析SAR三维成像方法 被引量：1

9

作者 杜邦 仇晓兰 +2 位作者 张柘 雷斌 丁赤飚 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第1期62-70,共9页

层析合成孔径雷达(TomoSAR)通过组合在不同高度上获取的多基线二维SAR数据,实现合成孔径雷达的三维成像。TomoSAR的求解本质是一维谱估计问题,基于压缩感知的方法可以在非均匀分布的少量基线观测下实现求解,逐渐成为了主流的成像方式。... 层析合成孔径雷达(TomoSAR)通过组合在不同高度上获取的多基线二维SAR数据,实现合成孔径雷达的三维成像。TomoSAR的求解本质是一维谱估计问题,基于压缩感知的方法可以在非均匀分布的少量基线观测下实现求解,逐渐成为了主流的成像方式。在经典的压缩感知算法流程中,需要将连续的高程向划分成固定的网格,并且假定目标正好位于所划分的网格上。然而该假设通常难以成立,从而引起"基失配"问题,目前该问题在TomoSAR中很少被讨论。该文首先讨论了目标不在网格(Off-grid)上的TomoSAR观测模型,提出了采用加性扰动项来修正目标偏离网格所带来影响的求解模型。在此基础之上,引入局部优化算法与L;范数最小化结合的方法,求解所提出的Off-grid TomoSAR模型。最后,利用仿真数据和机载阵列干涉SAR实际飞行数据进行了验证,结果表明,对于Off-grid目标,该方法能够得到比基于L;范数最小化的经典方法更准确的位置、幅度和相位求解结果,证明了方法的优越性。 展开更多

关键词 压缩感知 层析合成孔径雷达 离网格 扰动 局部阈值

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无人机载PolInSAR城区散射机制初步分析 被引量：1

10

作者 吕泽鑫 仇晓兰 丁赤飚 《雷达科学与技术》 北大核心 2022年第5期475-479,491,共6页

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城市遥感领域中扮演着重要角色。它能够提高图像的相干性并提高反演结果的精度,所以对于其散射机制的解释往往受到许多研究人员的关注。相关的研究多从极化分解的角度考虑,却少有人从散射中心高度方面... 极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城市遥感领域中扮演着重要角色。它能够提高图像的相干性并提高反演结果的精度,所以对于其散射机制的解释往往受到许多研究人员的关注。相关的研究多从极化分解的角度考虑,却少有人从散射中心高度方面进行分析。本文使用Ku波段无人机载极化干涉SAR系统,实现了使用无人机SAR系统对地面进行成像,比较了极化干涉最优分解与Pauli分解作用在不同人造目标时散射中心的关系。我们初步分析了极化干涉SAR的物理意义,并使用C波段的机载极化干涉SAR系统对结论进行验证。 展开更多

关键词 极化干涉SAR 无人机 Pauli分解 散射中心

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基于稀疏和低秩结构的层析SAR成像方法 被引量：1

11

作者 赵曜 许俊聪 +2 位作者 全相印 崔莉 张柘 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第1期52-61,共10页

该文提出了一种基于稀疏和低秩结构的层析SAR三维成像方法。传统基于压缩感知的层析SAR成像方法仅仅对给定方位-距离单元的高程向进行稀疏表征和重建。考虑城市和森林等区域中各自的布局分布较为类似,目标在相邻方位-距离单元的高程向... 该文提出了一种基于稀疏和低秩结构的层析SAR三维成像方法。传统基于压缩感知的层析SAR成像方法仅仅对给定方位-距离单元的高程向进行稀疏表征和重建。考虑城市和森林等区域中各自的布局分布较为类似,目标在相邻方位-距离单元的高程向分布具有较强相关性。该方法通过引入Karhunen Loeve变换来表征相邻方位-距离单元的高程向的低秩结构特性,构建稀疏和低秩结构相结合的目标区域层析SAR成像模型,采用ADMM算法对层析SAR成像模型进行求解,将复杂的原优化问题分解为若干相对简单的子问题,通过优化变量交替投影的方式进行算法求解,得到层析SAR成像结果。该方法提高了低航过数或低通道数情况下的重建精度,拥有更好的成像性能。仿真和实测数据实验表明,该重建方法能够有效分离散射体并保证重建能量的精度,且在降低航过数或通道数的情况下保持良好的成像效果,有效抑制伪影现象。 展开更多

关键词 三维成像 层析SAR成像 稀疏特性 低秩结构 Karhunen Loeve变换

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基于多波段全极化SAR图像的建筑轮廓自动提取方法 被引量：3

12

作者 王泽众 金燕 +3 位作者 林宽 上官松涛 彭凌霄 仇晓兰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2511-2518,共8页

多波段全极化合成孔径雷达(Multiband-PolSAR)可以获得地物目标在频率、极化两个维度上的多个观测量,在地物信息提取方面具有良好的应用潜力。然而数据维度增加,其数据处理和应用难度也随之增加,相较于处理单波段单极化SAR数据,处理Mult... 多波段全极化合成孔径雷达(Multiband-PolSAR)可以获得地物目标在频率、极化两个维度上的多个观测量,在地物信息提取方面具有良好的应用潜力。然而数据维度增加,其数据处理和应用难度也随之增加,相较于处理单波段单极化SAR数据,处理Multiband-PolSAR数据需要额外考虑多维数据配准和融合的问题。该文选择以建筑轮廓自动提取应用为目标,依托中国科学院空天信息创新研究院在国家高分辨率观测系统重大专项支持下牵头研制的一部机载多维度SAR系统获得的数据,引入SAR-SIFT方法解决了多维数据配准的问题。其次,该文提出一种基于目标散射机制的多维信息融合方法,改进了Ferro等人(doi:10.1109/TGRS.2012.2205156)提出的全自动非监督建筑轮廓提取方法,证明了多波段多极化信息融合方法的作用。多波段多极化信息融合前后的实验结果表明,融合后的特征图像对比度增高,像素的空间连续性变好,且对单体建筑轮廓的识别更精准,自动提取的多边形矢量与真实建筑轮廓的吻合度更高。该文是连接多维SAR技术与建筑提取应用的重要一环,并且为基于多维SAR的3维建筑结构重建研究创造了条件。 展开更多

关键词 极化SAR 建筑轮廓 自动提取 多波段

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极化干涉SAR面向城区不同处理模式的误差影响分析

13

作者 吕泽鑫 仇晓兰 +1 位作者 张柘 丁赤飚 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期600-617,共18页

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城区等复杂场景下的应用受到了越来越多的关注。面向城区的极化干涉SAR处理主要包括基于极化最优相干的干涉测高、基于极化分解的干涉测高、联立极化干涉观测方程直接求解不同散射机制高度这3种模式。... 极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城区等复杂场景下的应用受到了越来越多的关注。面向城区的极化干涉SAR处理主要包括基于极化最优相干的干涉测高、基于极化分解的干涉测高、联立极化干涉观测方程直接求解不同散射机制高度这3种模式。现有研究对各类误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响分析尚很欠缺。该文在构建极化干涉SAR误差模型的基础上,提出了联立极化观测方程下散射机制的求解方法,推导了极化失真和干涉误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响模型,并通过仿真验证了模型的正确性,同时给出了3种处理模式补偿误差后的高度反演结果,补偿误差后通过极化最优相干得到建筑区域高度的均方根误差(RMSE)为2.77 m。在此基础上,通过仿真给出了极化干涉SAR不同处理模型下的误差影响曲线,比较了不同处理模型受误差影响的程度,并给出了合理解释,研究结果为极化干涉SAR系统设计、处理方法选择及数据应用提供了参考。 展开更多

关键词 极化干涉合成孔径雷达 误差分析 极化最优相干 Pauli分解 ESPRIT分解

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基于对数域加性信号分解的时序SAR图像相干斑抑制方法 被引量：2

14

作者 康健 童风雨 +3 位作者 白雨松 丁翔 冀腾宇 张柘 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1031-1043,共13页

随着合成孔径雷达(SAR)在测绘带宽度、空间以及时间分辨率上的大幅提升,由不同时间获取的SAR图像配准得到的时间序列能更加精确地提供观测区域的动态变化信息。然而,相干斑噪声以及沿时间维度突变信号为后续的解译工作带来了严重挑战。... 随着合成孔径雷达(SAR)在测绘带宽度、空间以及时间分辨率上的大幅提升,由不同时间获取的SAR图像配准得到的时间序列能更加精确地提供观测区域的动态变化信息。然而,相干斑噪声以及沿时间维度突变信号为后续的解译工作带来了严重挑战。尽管现有的主流方法可以对时序SAR图像的相干斑进行有效抑制,但沿时间维度突变信号会对去噪结果产生干扰。为更好地解决此问题,该文提出了一种基于对数域加性信号分解的方法,能同时抑制相干斑噪声并且对时序图像中的稳定信号和沿时间维度突变信号进行分离,从而消除突变信号对于去噪结果的影响。在仿真数据受到突变信号干扰的情况下,所提方法与其他主流方法相比,其去噪结果在峰值信噪比(PSNR)指标上取得了大约3 dB的提升。在哨兵1号数据上,所提方法能鲁棒地对时序图像中的相干斑噪声进行抑制,并且得到的突变信号成分也为后续的解译工作提供了参考数据。 展开更多

关键词 相干斑噪声抑制 非局部滤波 SAR图像去噪 时序SAR图像

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